超导重力仪器中超导线圈制作工艺研究及测试

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1、分类号学号M201170152学校代码10487密级硕士学位论文超导重力仪器中超导线圈制作工艺研究及测试学位申请人：张燕学科专业：无线电物理指导教师：刘向东教授答辩日期：2014.01.17万方数据AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofPhysicsStudyoftheWindingTechniqueofSuperconductingCoilinSuperconductingGravityInstrumentandTestingCandidate:YanZhangMaj

2、or：RadioPhysicsSupervisor：Prof.XiangdongLiuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei,430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月万方数据华中科技大学硕士学位论文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

4、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

5、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。关键词：有限元法有效电感单层超导线圈绕制工艺测试IV万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractSuperconductingcoilsarethekeyparts

6、insuperconductinggravitygradiometer(SGG).Theyinteractwiththesuperconductingtestmass,thuslevitatethetestmassanddetectthegravitygradientsignal.Thispaperappliedthefiniteelementmethodtotheeffectiveinductanceofthecoilwiththechangeofdisplacementbetweensuperconductingcoilandsuperconductor,the

7、mutualinductancebetweentwosuperconductingcoilsalongwiththechangeofspacingbetweensuperconductingcoilandsuperconductor,therelationshipofthemagneticforcebetweensuperconductingcoilandsuperconductorwiththespacingandcurrent,andtheothercoilsinfluenceoneffectiveinductanceandmagneticforce.Acc