深冷条件下高温超导体磁悬浮特性研究

【摘要】： 高温超导材料的发现，引起了众多科学家的关注并进行研究，使得高温超导体的临界温度提高到液氮温度以上。同时，高温超导体性能的不断提高，为高温超导在磁悬浮及其他方面的应用开辟了广阔的前景。 本文所研究的是深冷环境下熔融织构高温超导体块材YBaCuO在永久磁体NdFeB作用下的悬浮性能。研究包括深冷环境下的温度控制；数据采集；不同温度下悬浮力与悬浮间距的关系及一定悬浮间距下悬浮力与温度的关系。 在G-M制冷机作用下实现深冷测试环境，并设计出固定于制冷机二级冷头处的转变接头以固定高温超导体。使用LabWindows/CVI开发平台开发出深冷测试系统软件，实现温度的准确控制、跟踪，以及在一定悬浮间距下悬浮力与温度数据的采集，同时对数据进行分析处理。通过“高温超导磁悬浮测试系统”、制冷机与深冷测试系统软件的配合，将高温超导体冷却到不同温度，研究在不同磁场(即不同悬浮间距)下的悬浮性能。 研究表明，当高温超导体的温度低于其临界温度时，在磁场中开始受到力的作用；受到的悬浮力大小由温度和磁场梯度共同决定；即温度一定时，悬浮间距越小，对应的磁场梯度越大，悬浮力就越大，力的大小与悬浮间距成指数关系；而当悬浮间距一定时，温度越低，对应的悬浮力也越大，且超导体刚进入超导态的一段温度区间悬浮力增大最快。