超导重力仪器中超导线圈制作工艺研究及测试

摘要

在超导重力梯度仪中超导线圈是极其重要的组成部分，它的主要作用是提供磁悬浮力，支撑检验质量，构成超导加速度计的磁力弹簧振子，并探测检验质量块与线圈之间的微小相对位移，实现重力对加速度和重力梯度的传感测试。
　　本文应用有限元法对线圈的有效电感随超导线圈-超导体间隙的变化关系、超导线圈之间的互感随超导线圈-超导体间隙的变化关系、磁作用力与电流和间距的变化关系以及有多个线圈时对有效电感、磁作用力等的影响经行了系统的计算和分析。根据计算结果，并考虑仪器结构对线圈面积与形状的限制，确定了超导重力梯度仪中各类线圈的绕制匝数。
　　超导电路中需要两种超导线圈，敏感轴上的平面超导线圈和非敏感轴上的曲面线圈。本文开发出一种简单的具有自己特色的绕制超导线圈的工艺方法：首先绕制平面单层线圈，然后将平面超导线圈压制为曲面线圈。
　　本文中研究了绕制单层超导线圈的工艺过程。并设计了可控制铌线在同一平面内的一套夹具，夹具的两控制面之间的间距略大于铌线的线径。在铌线表面涂上胶水后，将其绕进两控制板中，来制作单层的平面超导线圈。
　　最后在室温和液氦温度下对超导线圈的几何参数和电感进行了测试。匝数相同的超导线圈的电感具有较好的一致性，可经受多次的从室温到4.2K的温度循环。低温下线圈的有效电感随间距的变化趋势与计算值是吻合的。

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第一章 绪论

1.1 超导重力梯度仪的测量原理

1.2 电感线圈的作用及其工作原理

1.3 研究目标

1.4 文献调研

1.5 本章小结

第二章 线圈有效电感计算与参数设计

2.1 线圈的有效电感及约化斜率λ值的计算

2.2 线圈与超导体磁相互作用力的计算

2.3 超导体的平移和倾斜运动带来的影响

2.4 本章小结

第三章 平面单层电感线圈的绕制工艺过程探究

3.1 设计总体思路

3.2 工艺过程研究

3.3 本章小结

第四章 平面单层超导线圈的测试

4.1 几何参数测试

4.2 检验质量块悬浮实验

4.3 电感测试

4.4 本章小结

总结

致谢

参考文献

附录

附录1

附录2