高温超导技术在微磁传感器中的应用与发展

磁传感器在诸多领域有着广泛的应用,而随着高温超导技术的快速发展,将高温超导材料应用于磁信号测量成为超导材料应用的一个重要领域。文章探讨了高温超导材料在微弱磁场测量方面的主要应用,介绍了三种在微弱磁场测量方面能达到或有希望达到f T量级的传感器。其中包括:基于约瑟夫森结效应的超导量子干涉器(SQUID),基于超导零电阻效应的巨磁电阻(GMR)磁传感器和由文章作者所在的实验室提出的巨磁阻抗(GMI)/超导复合磁传感器。文章重点介绍了GMI/超导复合磁传感器,并对此传感器在结构和应用方面的最新进展进行了说明。     

磁电阻/超导复合式磁传感器:原理及发展

弱磁探测在科研、工业生产以及日常生活中已起到越来越重要的作用。近年来,利用超导技术与磁电阻传感器相结合,人们研制成功一种新型的磁电阻材料/超导复合式磁传感器,其探测精度有望达到f T量级,并在弱磁探测领域具有大规模应用的潜力。文章介绍了该类磁传感器的结构及工作原理,并根据磁电阻材料的不同,分别对巨磁电阻(GMR)和由作者所在实验室制备的隧道磁电阻(TMR)/超导复合式磁传感器的发展及应用进行了说明。     

超导变电站的研究综述

高温超导电力技术的发展使得建设超导变电站具有了可行性,超导变电站是包含高温超导磁储能系统、高温超导限流器、高温超导电缆和高温超导变压器等超导装置的一种新型变电站。超导变电站的应用将使变电站成为电网中柔性坚强、清洁高效、安全可靠的支撑节点,这将对智能电网的建设有重大的意义。在深入研究高温超导电力技术发展情况的基础上,阐述了超导变电站相比传统变电站的优越性、发展超导变电站的技术基础、超导变电站应用的技术难点,并对超导变电站的发展做出了展望。     

中国超导电子学研究及应用进展

超导体的发现距今已有近110年了,高温超导体的发现也已经有30多年了.超导材料的电子学应用在最近一二十年取得了突破性进展.高温超导微波器件显示了比传统微波器件更优越的性能,已经在移动通信、雷达和一些特殊通信系统中取得了规模化应用.超导量子干涉器件以其磁场和电流测量的超高灵敏度,成为地质勘探、磁共振成像和生物磁成像等领域不可替代的手段.包括超导隧道结混频器、超导热电子混频器、超导转变沿探测器及超导单光子探测器等在内的超导传感器/探测器可以探测全波段的电磁波及各种宇宙辐射,具有接近量子极限的超高灵敏度,在地球物理、天体物理、量子信息技术、材料科学及生物医学等众多前沿领域发挥越来越重要的作用.超导参量放大器已经成为实现超导量子计算的关键器件.超导集成电路技术已被列入国际器件与系统技术路线图,成为后摩尔时代微电子领域的前沿阵地之一.在计量科学中,超导约瑟夫森效应及约瑟夫森结阵器件被广泛应用于量子电压基准和国际单位制基本单位的重新定义中.在当前的量子信息技术热潮中,超导电子学扮演重要角色,同时量子热潮也大力推动了超导电子学的发展.本文主要对近几年我国超导电子学研究和应用的现状与进展进行概括总结.     

非常规超导体的中子散射研究

非常规超导机理仍然是一个未解之谜,它是凝聚态物理研究的重要课题。非常规超导电性大多发生在磁不稳态附近,所以确定非常规超导体的磁结构和磁激发行为对理解其超导机制非常关键。中子带有磁矩,是探测超导体磁性的有力工具。文章将以本课题组近年来开展的工作为例,介绍几种中子散射技术在研究非常规超导体的晶体结构和磁关联行为以及超导配对对称性方面的应用。     

针对系统暂态稳定性的超导磁储能装置容量研究

电力系统中所需超导磁储能装置(SMES)的容量是其应用中一个重要研究内容.文章运用暂态能量函数法(TEF)分析含超导磁储能装置的单机无穷大系统的故障过程,对超导磁储能装置向系统注入有功,提高系统阻尼和改善系统暂态稳定性进行仿真分析.仿真结果验证了超导磁储能装置对系统的作用效果,在此基础上利用暂态能量初步分析了超导磁储能装置向系统注入能量和系统的暂态能量函数的关系,进一步探讨系统暂态稳定性对超导磁储能装置容量的要求.     

全张量SQUID磁梯度计在航空磁测方面的应用研究

航空磁测在矿产资源勘探、地球物理、科学研究以及军事应用等方面应用甚广。文中对超导量子磁力仪在航空磁测的应用研究情况进行了综述,简要介绍了SQUID磁强计与梯度计的差别。最后介绍了构成全张量超导磁探仪的两种方法,分析了两种方法的磁梯度不平衡度以提高航空磁测的实用性。     

G-M制冷机在高温超导磁储能磁体直接冷却中的应用研究

分析了超导磁储能直接冷却的特点,对G-M制冷机应用于超导磁储能直接冷却进行了方案设计和负荷计算;针对应用于超导磁储能冷却的G-M制冷机分析了热力参数对制冷系数和熵产率的影响;根据高温超导磁体冷却的实验结果,研究了G-M制冷机在磁储能直接冷却应用中的关键技术问题。     

针对系统暂态稳定性的超导磁储能装置容量研究

电力系统中所需超导磁储能装置（SMES）的容量是其应用中一个重要研究内容．文章运用暂态能量函数法（TEF）分析含超导磁储能装置的单机无穷大系统的故障过程，对超导磁储能装置向系统注入有功，提高系统阻尼和改善系统暂态稳定性进行仿真分析．仿真结果验证了超导磁储能装置对系统的作用效果，在此基础上利用暂态能量初步分析了超导磁储能装置向系统注入能量和系统的暂态能量函数的关系，进一步探讨系统暂态稳定性对超导磁储能装置容量的要求．     

超导磁储能(SMES)应用及其变流器拓扑研究

超导磁储能自上世纪70年代以来得到广泛而深入的研究,论文介绍了超导磁储能的结构组成、原理和其响应速度快、效率高等特点,并根据其特点和现有应用提出了其在电力系统、风力发电等领域的诸多应用.接着对SMES功率调节变流器主要的三种类型——晶闸管型、VSC型和CSC型变流器的基本拓扑和其大功率拓扑方案进行研究,重点对比分析了后两种类型的优缺点,为科研工作者提供参考,结语展望了PCS拓扑的发展方向.