GB∕ T 42472-2023 臨界電流測(cè)量 銀包套Bi-2223超導(dǎo)線室溫雙彎曲后的保留臨界電流

銀包套Bi-2223超導(dǎo)線室溫雙彎曲后的國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局I 1 1 2 25.1總則 5.2彎曲心軸 2 2 2 26.1樣品長度 26.2樣品安裝 37測(cè)量步驟 37.1臨界電流測(cè)量 37.2雙彎曲 4 4 48.1臨界電流判據(jù) 48.2n-值(可選) 4 49.1測(cè)試樣品的標(biāo)識(shí) 4 5 5附錄A(資料性)與本文件的第1章～第9章相關(guān)的附加信息 6附錄B(資料性)雙彎曲后保留臨界電流合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定 ⅢGB/T42472—2023/IEC61788-24:2018本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件等同采用IEC61788-24:2018《超導(dǎo)電性第24部分：臨界電流測(cè)量銀包套Bi-2223超導(dǎo)——由《臨界電流測(cè)量銀包套Bi-2223超導(dǎo)帶材室溫雙彎曲后的剩余臨界電流》改為《臨界電流1銀包套Bi-2223超導(dǎo)線室溫雙彎曲后的本文件描述了Bi-2223氧化物超導(dǎo)體短直樣品室溫雙彎曲后臨界電流的測(cè)試方法。樣品為具有扁本文件適用于臨界電流小于300A、n-值大于5的超導(dǎo)體。室溫雙彎曲后臨界電流的測(cè)試在無外下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不IEC60050-815國際電工詞匯(IEV)第815部分：超導(dǎo)電性(Internationalelectrotechnicalvocabulary(IEV)—Part815:Superconductivity)IEC60050-815界定的以及下列術(shù)語和定義適用——IECElectropedia:可從http以一定的采樣頻率采集U-I數(shù)據(jù)的方法。沿U-I曲線設(shè)定多個(gè)恰當(dāng)?shù)碾娏鞣植键c(diǎn)，使電流從一個(gè)設(shè)定點(diǎn)升流到另一個(gè)設(shè)定點(diǎn)后，保持一定2L=2×L?+2×L?+L?+2×L?>5×W 3GB/T42472—2023/IEC6在[3]1的表2中，給出了五個(gè)成功的雙彎曲測(cè)試樣例。通常，樣品長度L范圍為90mm~ 4測(cè)量結(jié)束，應(yīng)將樣品回溫至室溫。7.2雙彎曲在室溫下，樣品的一端應(yīng)固定在某一具體直徑的心軸上，樣品沿心軸從固定端向自由端彎曲，見A.5.2。彎曲部分應(yīng)包括電壓引線接點(diǎn)間的整個(gè)長度。將樣品翻過來，重新固定在直徑相同的心軸上，并沿心軸從固定端彎曲至自由端。7.3彎曲后的臨界電流臨界電流在樣品直樣狀態(tài)下測(cè)量，除了先前彎曲矯直所引起的塑性形變外應(yīng)無其他機(jī)械應(yīng)變。臨界電流測(cè)量應(yīng)采用與7.1相同的步驟進(jìn)行。測(cè)量應(yīng)在液氮槽中進(jìn)行，彎曲處理前后臨界電流測(cè)量的時(shí)間間隔應(yīng)盡可能短。由于臨界電流強(qiáng)烈依賴于溫度，應(yīng)注意避免彎曲前后溫度的變化。A.5.1提供了詳細(xì)的討論。8結(jié)果計(jì)算8.1臨界電流判據(jù)臨界電流I。應(yīng)由電場判據(jù)E。確定。I。應(yīng)由U-I特性曲線上電壓為U。的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流值確定，U。是相對(duì)基準(zhǔn)電壓的測(cè)量電壓(見L電壓引線接點(diǎn)間距，單位為米(m);應(yīng)在基準(zhǔn)電壓和0.5I。附近的平均電壓間畫一條直線(見圖3)。該直線由于電流轉(zhuǎn)移和/或樣品局部受損而呈現(xiàn)一定的斜率，但其斜率應(yīng)小于0.3U./I.,這樣確定出的I。才能視為有效。其中U。和I。8.2n-值(可選)n-值應(yīng)通過計(jì)算100μV/m和10μV/m區(qū)域中l(wèi)ogU對(duì)logI曲線的斜率確定。9測(cè)試報(bào)告9.1測(cè)試樣品的標(biāo)識(shí)測(cè)試樣品應(yīng)有以下標(biāo)識(shí)：a)樣品的生產(chǎn)廠家；b)類別和/或標(biāo)號(hào)；c)批號(hào)。59.2I。值和/或保留I.比率報(bào)告彎曲前后I。和/或保留I。的比率，及其相應(yīng)的判據(jù)與n-值(可選),應(yīng)寫入報(bào)告。以下測(cè)試條件應(yīng)寫入報(bào)告：a)彎曲直徑(D);b)電流引線和電壓引線的固定方法(例如，夾子、使用Cu塊壓接、焊料(電流)或其他連接方法);c)樣品長度(L);d)電壓引線接點(diǎn)間距(L?);e)電流引線接頭到電壓引線接點(diǎn)的最短距離(L?);f)電流引線接頭區(qū)域的長度(L?);g)使用恒速率升流法時(shí)的掃描速率；h)使用升流-恒流-升流方法時(shí)的升流間距，升流時(shí)間和保持時(shí)間。圖2U-I本征特性曲線0圖3存在電流轉(zhuǎn)移分量的U-I特性曲線6 銀金合金包套Bi-2223[不銹鋼疊層封裝Bi-2223銀[s7GB/T42472—2023/IEC61788-2測(cè)量骨架的一個(gè)例子如圖A.1所示。如圖A.1a)所示，樣品骨架由銀帶(2)制成的四個(gè)接觸塊固定在玻璃纖維環(huán)氧基底上(1)組成。編織線(3)焊接到銀帶的反面作為電流和電壓引線。如圖A.1b)所示，帶材樣品(4)放置在樣品骨架上，與銀帶接觸，并用編織線搭接。然后用夾子[見圖A.1c)中的(5)]緊緊夾住搭接表面。夾子如圖A.2所示。圖A.1幾百安培級(jí)導(dǎo)體的測(cè)量配置夾子8GB/T42472—2023/IEC61788-電壓引線。但是，若采用IEC61788-3的方式，導(dǎo)線和彎曲心軸之間夾有焊料和電壓引線接點(diǎn)，彎曲A.4樣品準(zhǔn)備A.5.1臨界電流測(cè)量大氣壓力會(huì)影響開放槽中液氮的沸騰溫度。圖A.4展示了沸騰溫度(T?)和大氣壓力(p)之間的Bi-2223導(dǎo)線的臨界電流隨溫度的變化如圖A.5所示。本文件的目的是獲得彎曲處理前后臨界電流的比率。為了避免大氣壓力隨時(shí)間變化而產(chǎn)生顯著的op/kPa圖A.4液氮沸騰溫度與大氣壓力的關(guān)系9GB/T42472—2023/IEC61788-24:20壓源可通過其對(duì)升流速率的比例依賴關(guān)系來識(shí)別。如果與U。相比，該電壓顯著,則推薦降低升流速些電壓保持相對(duì)恒定。在U-I曲線測(cè)量之前和之后都對(duì)基線電壓值進(jìn)行測(cè)量，并認(rèn)為它隨時(shí)間是線性彎曲過程的示例如圖A.6所示。樣品沿著芯軸從固定端彎曲到自由端[(a)→(b)→(c)→(d)]。圖A.6彎曲過程GB/T42472—2023/IECA.6結(jié)果計(jì)算超導(dǎo)體I。附近的U-I特性曲線通?？梢酝ㄟ^經(jīng)驗(yàn)冪次公式(A.1)近似表述：A.7相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為了評(píng)估測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，采用不確定度的概念作為獨(dú)立判斷的可靠基礎(chǔ)[2]。對(duì)于Bi-2223帶金商用Bi-2223超導(dǎo)帶材。其一般結(jié)構(gòu)特征如下：細(xì)超導(dǎo)芯線包裹在銀N為測(cè)試樣品總數(shù)。j=1、2和3分別對(duì)應(yīng)不同的彎曲直徑。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度(RSU)采用以下XRsu;——相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；N——被測(cè)樣品的數(shù)量；GB/T42472—2023/IEC6彎曲直徑I。(彎曲前)I。(彎曲后)A%%A%%%%(資料性)雙彎曲后保留臨界電流合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定B.1臨界電流測(cè)量的實(shí)施圖B.1為典型的電壓隨電流變化關(guān)系曲線圖。對(duì)于E。=100μV/m的電場判據(jù)，當(dāng)電壓引線接點(diǎn)間距L=50mm時(shí)，電壓為5μV。雙彎曲處理前后樣品的臨界電流分別為207A、200A。表B.1給出了標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。一彎曲前5//A0圖B.1U-I曲線圖表B.1評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度的前提條件jA1525"如下討論，彎曲直徑為97mm時(shí)帶材的臨界電流不受雙彎曲的影響。B.2模型公式由于磁通黏滯流動(dòng)在超導(dǎo)介質(zhì)(超導(dǎo)體)中產(chǎn)生電場時(shí)，電壓和電流之間的關(guān)系可用非線性公GB/T42472—2023/IEC61788B.3保留I.測(cè)量的實(shí)施對(duì)經(jīng)直徑D雙彎曲后的帶材重復(fù)進(jìn)行第二次臨界電流測(cè)試。臨界電流I?由公式(B.5)給出：公式(B.6)是確定雙彎曲前后臨界電流比率的數(shù)學(xué)表達(dá)式。公式(B.6)中8個(gè)待測(cè)量中的每一個(gè)待式中j=1和j=2代表彎曲處理B.5每個(gè)待測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定B.5.1電壓引線接點(diǎn)間距(L)電壓引線與帶材面接觸，而非點(diǎn)接觸。當(dāng)電勢(shì)引線接觸處沿帶材軸向?qū)挾葹閣時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)不確定un=u12=√ui+u}2=√u}z+u2=1.15[mm]………………(GB/T42472—2023/IEC根據(jù)公式(B.8)和表A.2所列的《I./I。>,計(jì)算得到兩個(gè)靈敏度系數(shù)cn和c?2均為0.943×以5μV的電壓為前提計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度。根據(jù)IEC61788-3,在恒速率情況下，從零到I。的電流掃描時(shí)間為10s時(shí)，在近似于臨界電流處的電壓變化率為：電壓由一個(gè)量程范圍為20μV,采樣率為60ms的數(shù)字電壓表測(cè)試得到，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：根據(jù)公式(B.8)和表A.2所列的(I?/I。>,計(jì)算得到兩個(gè)靈敏度系數(shù)ca和Cz為0.943×10-2[1/μV],其中D=50mm,U=5μV,n=20。影響臨界電流測(cè)試的三個(gè)因素來源于電壓測(cè)量、液氮溫度及彎曲工具直徑。它們的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度表達(dá)為：在f=0.942處評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度。電流采用R,=1mΩ的分流器進(jìn)行測(cè)量。電壓值207mV是采用滿量程1000mV,采樣率20ms的數(shù)字電壓表測(cè)量的。臨界電流與溫度強(qiáng)相關(guān)。根據(jù)圖A.5所示的預(yù)測(cè)試，商業(yè)化BSCCO帶材隨溫度的典型變化情況可表示為：其中，To=77.355K是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓po=101.32kPa下液氮的沸點(diǎn)，γ是常數(shù)。在這種情況下，當(dāng)彎曲前后兩次臨界電流測(cè)試時(shí)液氮浴建議的最大溫差為△T=0.2K,標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：根據(jù)之前的測(cè)試，臨界電流與彎曲直徑的關(guān)系可表示為：GB/T42472—2023/IEC這里C?13=0,因?yàn)閺澢幚砬癉假定為D?。D=50mm時(shí)C323的值為9.72×10-31/mm,D=60mm時(shí)值為1.82×10-31/mm,D=80mm時(shí)值為7.88×10-?1/mm。彎曲處理的總誤差認(rèn)為等同根據(jù)公式(B.17)計(jì)算得到的三種直徑對(duì)應(yīng)的與電流測(cè)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表B.2。表B.2與電流測(cè)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度j12表B.3給出了與合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度相關(guān)的所有分量的靈敏度系數(shù)(c;)、B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度(u;)及它們的乘積。表B.3表明主要貢獻(xiàn)來自來自彎曲直徑和測(cè)量溫度。表B.3每個(gè)分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度預(yù)算表jCuL112U212ijC“I124.83×10-3mQ-1—5.77×10-T1一0.0441K--2.55×10-2-2.55×10-D102這里所列的估算(結(jié)果)適用于彎曲直徑50mm的GB/T42472—2023/IEC61788-24:2018表B.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度3觀測(cè)(L//.)O201彎曲直徑/mm表B.4中列出的Xgsu在變化趨勢(shì)上與圖B.2和表A.2中的(Xcov>相同。兩個(gè)數(shù)據(jù)集的順序相同。Xesu和(Xcov)的增加速率隨彎曲直徑的減小而增大。但是(Xcov>證實(shí)很小，在95%保留臨界電流中只占到了1%到2%。GB/T42472—2023/IEC6ofAg-and/orAgalloy-sheath[2]ISO/IECGuide98-3:2008Uncertaofuncertaintyinmeasurement(GUM:1995).[3]YAMADAY,NISHIJIMAG,