GB/T 41640-2022 临界电流测量 第二代高温超导长带临界电流及其沿长度方向均匀性测量

　　ICS 17 . 220 . 20;29 . 050 CCS K 10

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41640—2022

　　临界电流测量 第二代高温超导长带临界电流及其沿长度方向均匀性测量

　　Criticalcurrentmeasurement—Measurementofcriticalcurrentandits

　　uniformityalongthelengthof2G-HTSlongtapes

　　2022-10-12 发布 2023-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41640—2022

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　引言 Ⅱ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 原理 3

　　5 装置 3

　　5 . 1 总则 3

　　5 . 2 卷对卷系统 4

　　5 . 3 低温系统 4

　　5 . 4 测试系统 4

　　5 . 5 预热烘干系统和氮气氛保护 5

　　6 临界电流测量 5

　　6 . 1 四引线组件各段长度(测试段及相关各段长度) 5

　　6 . 2 样品准备 6

　　6 . 3 测量过程 7

　　6 . 4 样品存放 7

　　7 结果计算 7

　　7 . 1 临界电流判据 7

　　7 . 2 n-值(选测) 9

　　7 . 3 长带临界电流的确定及其沿长度方向均匀性评估 9

　　8 测量不确定度 9

　　9 测试报告 9

　　9 . 1 被测试样带详情 9

　　9 . 2 测试结果 10

　　9 . 3 测试条件 10

　　附录 A(资料性) 第 1 章 ～第 9 章的补充信息 12

　　附录 B(资料性) 非接触测量方法 18

　　附录 C(资料性) 不确定度评定 20

　　参考文献 26

　　GB/T 41640—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国科学院提出。

　　本文件由全国超导标准化技术委员会(SAC/TC 265)归口 。

　　本文件起草单位：上海上创超导科技有限公司、上海超导科技股份有限公司、苏州新材料研究所有限公司、上海电缆研究所有限公司、中国船舶重工集团公司第七一二研究所、中国科学院电工研究所、中国科学院物理研究所、西部超导材料科技股份有限公司、中国科学院等离子体物理研究所、中国电力科学研究院有限公司、清华大学、华北电力大学、广东电网有限责任公司电力科学研究院、上海大学、上海交通大学。

　　本文件主要起草人：蔡传兵、张永军、赵跃、朱佳敏、熊旭明、李洁、宗曦华、郑军、张国民、刘志勇、李敏娟、闫果、刘华军、丘明、顾晨、王银顺、程军胜、陈思侃、胡南南、王玉山。

　　Ⅰ

　　GB/T 41640—2022

　　引 言

　　自 1987 年 Y-Ba-Cu-O(YBCO)发现以来的 30 年里，RE-Ba-Cu-O(REBCO, RE：稀土元素)超导体

　　的实用化取得了重大发展，带材制备长度达到百米、甚至千米量级。 为了区分以 Bi-2223 为代表的铋系第一代高温超导带材，通常称 REBCO 超导带材为第二代高温超导(2G-HTS) 带材，也被称为涂层导体 。现阶段 2G-HTS带材已实现商业化生产。

　　2G-HTS带材具有 低 损 耗、高 载 流 密 度 的 优 越 性，但 相 对 于 常 规 导 体 或 低 温 超 导 材 料，由 于REBCO超导体属于陶瓷材料，机械性能比较脆弱，极易受到损坏，而局部缺陷将影响整根带材的性能。

　　临界电流是表征 2G-HTS带材超导性能的重要技术指标之 一 。传统的低温超导线材采用四引线法测量，是在线材首、尾两端取短样进行测量，而对于 2G-HTS 长带而言，其结果并不能代表线材整体的性能。 因此，对 2G-HTS长带进行临界电流及其均匀性的连续测量是十分必要的。

　　目前，2G-HTS长带的临界电流的连续测量方法种类繁多，如传输法和感应法(又可细分为多种)等 。不同厂家采用的测量方法不一样，测量标准的不统一不利于 2G-HTS 带材的规模化应用。 因此，对临界电流及其沿长度方向均匀性测量进行规范，建立标准的测量方法十分必要且具有重大意义。

　　据此，本文件对测量装置、测量方法及结果计算等进行了规范。 本文件的实施将有效促进 2G-HTS带材的产业化发展。

　　Ⅱ

　　GB/T 41640—2022

　　临界电流测量 第二代高温超导长带

　　临界电流及其沿长度方向均匀性测量

　　重要提示：本文件的应用可能涉及某些有危险性的材料和操作。 但并未对此有关的所有安全问题都提出建议。 用户在使用本文件之前有责任制定相应的安全和保护措施，并明确其受限制的适用范围。

　　1 范围

　　本文件描述了一种测量单根长度不小于 10 m 的第二代高温超导(2G-HTS) 长带的直流临界电流及其沿长度方向分布的方法(见第 4 章)。

　　本文件适用于测量宽度 2 mm~15 mm、厚度 0.1 mm~0.5 mm、临界电流小于 500 A、n-值大于 5、

　　液氮温度下的过流能力至少是其标称临界电流的 1 . 5 倍的铜及铜合金封装带材。

　　本文件不适用于测量表面涂覆绝缘层的 2G-HTS带材。

　　注 1 ：本方法可用于测量临界电流超过 500 A 的带材，但直流恒流源需能够提供足够高的电流，并且需要更加谨慎地设计保护电路，以防止测量过程中带材受损。

　　注 2：本方法的测量条件为一个标准大气压和 自场，且测量部分全部浸入到液氮浴内，并处于稳定状态。 在测量过程中大气压力出现偏离或有磁场存在的情况下，根据需要可以对测量结果进行修正。

　　注 3：其他的一些具体限制和辅助的测量方法，在附录 A 和附录 B 中给出。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2900 . 100—2017 电工术语 超导电性

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900 . 100—2017 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　临界电流 criticalcurrent

　　Ic

　　在超导体中，可视为几乎是无阻流动的最大直流电流。

　　注：Ic是磁场强度、温度和应变的函数。

　　[来源：GB/T 2900 . 100—2017,815-12-01]

　　3.2

　　临界电流判据 criticalcurrentcriterion

　　Ic判据 Ic criterion

　　根据电场强度 E 或电阻率ρ 确定临界电流Ic的判据。

　　注：常用的电场判据为 E= 10 μV/m 或 E= 100 μV/m, 电阻率判据为 ρ= 10- 14 Ω · m,或 ρ= 10- 13 Ω · m。

　　[来源：GB/T 2900 . 100—2017,815-12-02]

　　1

　　GB/T 41640—2022

　　3.3

　　测试段 testingsection

　　四引线法测量直流临界电流时，两电压引线之间带材的节段。

　　3.4

　　步进检测模式 step-by-steptestingmode

　　一种走带—检测—走带……交替进行的四引线长带临界电流及其均匀性测量方式。

　　注：步进检测模式通常是给带材测试段输入一随时间线性增大的直流电流，同时记录测试段上的电压变化，得到每一测试段的 U-I 曲线，从而根据 Ic判据确定各段临界电流值。 其优点是可以获得各测试段的n-值，缺点是检测效率相对较低。

　　3.5

　　步长 steplength

　　Ls

　　采用步进检测模式时，带材每步向前移动的长度。

　　注：Ls 的设置与电压引线间距(L2)有关，推荐步长为 1 m~5 m。

　　3.6

　　重叠长度 overlaplength

　　L6

　　采用步进检测模式时，为防止出现漏测，相邻两个测试段之间设置的重叠部分的长度，即电压引线间距(L2)与步长(Ls ) 的差值。

　　3.7

　　长带临界电流及其沿长度方向均匀性 criticalcurrentanditsuniformityalongthelengthoflongtape

　　长带各测试段测得的临界电流数值，沿长度方向均匀性采用各测试段临界电流数值的标准偏差表征。

　　注：沿长度方向均匀性数据与步长有关。

　　3.8

　　卷对卷系统 reel-to-reelsystem

　　为了实现连续走带，并保证长带的连续性和完整性，将带材从放卷盘释放，经导向轮传动并在一定的张力下同步缠绕到收卷盘上的装置。

　　3.9

　　n-值(超导体)n-value〈superconductor〉

　　n

　　在特定的电场强度或电阻率区间，超导体的电压-电流曲线 U(I)可近似表示为 U∝In，其中 I 的幂指数就是超导体的n-值。

　　[来源：GB/T 2900 . 100—2017,815-12-10]

　　3 . 10

　　恒定速率升流法 constantsweepratemethod

　　以恒定升流速率为样品提供直流电流，在电流从零升到略大于临界电流 Ic值的过程中，以一定的采样频率采集 U-I数据的方法。

　　[来源：GB/T 21546—2008,3 . 8]

　　3 . 1 1

　　升流-恒流-升流法 ramp-and-holdmethod

　　根据测试需求，沿U-I 曲线设定多个恰当分布的点，电流从一个设定点升流到另一个设定点后再保持一定时间的恒流，同时记录若干相应的电流和电压值，然后继续升流到后续设定点。

　　[来源：GB/T 21546—2008,3 . 9]

　　2

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　　4 原理

　　2G-HTS长带临界电流及其沿长度方向均匀性测量是以四引线为基础，采用步进检测模式进行的动态传输法测量。 使测试段冷却到液氮温度，在一个标准大气压下，输入随时间线性增大的直流电流，同时记录测试段上的电压变化，得到每一测试段的 U-I 曲线。 在特定电压引线间距下，达到电场判据(Ec ) 对应的临界电压值(Uc ) 时的电流值即当前测试段的临界电流(Ici)。完成一个测试段的测量后，通过卷对卷系统走带一个步长，进行下一个测试段的测量，以此类推，直至测量覆盖整个带材长度。 当整根长带完成测量后，根据各测试段 Ici值来评估长带的临界电流及其沿长度方向的均匀性。

　　5 装置

　　5 . 1 总则

　　采用图 1 所示步进检测模式的动态传输法测量装置，主要包括以下四部分：

　　— 卷对卷系统;

　　— 低温系统;

　　— 测试系统(包括四引线组件等);

　　— 预热/烘干系统。

　　标引序号说明：

　　a — 电流引线电极/电压引线电极采用滚轮的形式，与带材成曲面接触;

　　b — 电流引线电极/电压引线电极采用平面压接的形式，与带材成平面接触。注 ：图示为电流、电压引线电极的两种常见形式，电极材料均为纯铜。

　　图 1 步进检测模式测量装置结构示意图

　　3

　　GB/T 41640—2022

　　5 . 2 卷对卷系统

　　卷对卷系统使 2G-HTS长带在恒张力的作用下，间歇或连续通过低温介质(即实现走带)，以测量各测试段的 U-I 曲线，同时保证长带的连续性和完整性。 卷对卷系统宜采用自动化控制。

　　在卷对卷系统中，应实现带材的恒张力控制，以保证均匀放卷和收卷。 恒张力数值的设定应参照带材厂商提供的性能参数，确保带材承受的机械应变小于 0 . 1%。

　　装置中所采用的导向轮(包括采用滚轮形式接触的电流引线电极和电压引线电极)，其外径不小于3 cm 。

　　卷对卷系统应包含可以准确测量长度的编码器/计米器等部件，并在显示屏上显示长度数据。

　　注 1 ：若张力不足，滚轮形式的电极与带材接触电阻增加，容易造成烧带;若张力过大，造成带材的拉伸变形，则影响超导性能。

　　注 2:2G-HTS带材存在临界弯曲直径，当导轮的直径小于临界弯曲直径时，会影响带材的超导性能。

　　5 . 3 低温系统

　　通过低温槽内液氮浸没的方式实现长带待测试段的冷却。

　　低温槽应满足以下条件：

　　— 具有较好的绝热和恒温效果;

　　— 容积保障整个四引线组件完全浸没到液氮浴中;

　　— 方便手动或自动补充液氮。

　　低温槽宜满足以下条件：

　　— 安装液氮液面监测装置;

　　— 底部内壁上设有加热系统。

　　加注液氮前，宜加热烘干低温槽中的水汽，防止加注液氮时水汽凝结;测试完成后，宜加热促进液氮挥发以保持设备干燥。

　　注：低温槽内腔和外壳通常采用无磁不锈钢，内腔和外壳之间填充隔热层材料。

　　5 . 4 测试系统

　　测试系统主要包括直流恒流源、电压表(纳伏表)，以及读取数据、处理数据、显示结果的计算机，包括测试软件。

　　电流和电压引线电极宜选用纯铜材料，采用增大通流接触面积的方式来减小接触电阻，或增大电极体积以增加热容，或采用铜编织带作为电流引线提高散热效率等。

　　电极与长带的接触有两种形式可选：

　　— 电极采用滚轮形式，与带材的接触面为曲面，通过设置带材张力来调节接触电阻，宜采用三引线方法监测电极的接触电阻;

　　— 电极采用平面形式，与带材的接触面为平面，测量时调整装置施加压力来调节接触电阻，走带时释放压力。

　　采用滚轮形式电极时，应注意控制带材所受恒张力，以确保带材承受的机械应变小于0 . 1%;采用平面形式电极时，应注意控制电极与带材之间的压强不大于 35 MPa, 以保障带材不发生明显的形变或弯曲，避免损坏超导带材或影响测量结果。

　　宜采用失超保护电路防止样品受到损坏。

　　4

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　　5 . 5 预热烘干系统和氮气氛保护

　　预热/烘干系统可以是一个烘干箱，烘干箱内应保持 50 ℃ ~ 150 ℃的温度。 待测量带材首先应进入烘干箱进行预热烘干，防止水汽进入液氮后结冰，影响测量电流加载等。 经预热烘干的带材应进入氮气氛保护段，利用蒸发的冷氮气预冷带材。 带材完成测量后也应进入烘干箱，在收卷之前充分回温烘干，防止水汽在带材表面凝结对后续带材存放或绝缘处理造成不利影响。

　　6 临界电流测量

　　6 . 1 四引线组件各段长度(测试段及相关各段长度)

　　完全浸没到液氮浴中的四引线组件各段长度参数(见图 2),总长度 犔 应满足如下公式：

　　犔 =犔1 + 2犔4 ( 1 )

　　犔1 = 犔2 + 2犔5 + 2犔3 ( 2 )

　　式中：

　　犔1 — 电流引线间距，采用滚轮作为电流、电压电极时，电流引线间距为图 2a) 中线段 CGK 的长度;

　　犔2 — 电压引线间距，即测试段长度，采用滚轮作为电流、电压电极时，电压引线间距为图 2a) 中线段 FGH 的长度;

　　犔3 — 电流引线电极与电压引线电极间的最小距离，采用滚轮作为电流、电压引线电极时，表现为图 2a) 中线段 CD 和线段 JK 的长度;

　　犔4 — 电流引线电极与带材的接触长度，采用滚轮作为电流、电压引线电极时，表现为图 2a) 中曲线 ABC 和 KLM 的长度;

　　犔5 — 电压引线电极与带材的接触长度，采用滚轮作为电流、电压引线电极时，表现为图 2a) 中曲线 DEF 和 HIJ 的长度。

　　本文件对 犔1 不作限定;犔2 应不大于带材长度的 1/10,且不超过 10 m;犔3 应不小于带材宽度，当电流电极接触电阻或封装层的电阻较大时，或测得的 犝-犐 曲线呈现“爬坡”现象，表明存在明显的电流转移，此时电流电极与电压电极的最小距离 犔3 应相应增加;犔4 的设定应满足接触电阻要求，应大于带材的宽度。

　　此外，为避免长带中某段被跳过而出现漏测，相邻两个测试段之间应设置一个重叠部分，重叠长度

　　犔6≥2犔5 ,步长 犔s =犔2 -犔6 ,应小于 犔2 。

　　a)电流、电压引线电极为滚轮形式(与样带接触面为曲面)图 2 四引线组件各段长度参数示意图

　　5

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　　b)电流、电压引线电极采用平面压接形式(与样带接触面为平面)

　　标引序号说明：

　　1 — 电流引线电极;

　　2 — 电压引线电极;

　　A、C、D、F、H、J、K、M —带材和滚轮接触切点;

　　B、E、G、I、L — 带材与滚轮水平切点;

　　L1 — 电流引线间距，或线段 CGK 的长度;

　　L2 — 电压引线间距，或线段 FGH 的长度;

　　L3 — 电流引线电极与电压引线电极间的最小距离，或线段 CD(JK) 的长度;

　　L4 — 电流引线电极与带材的接触长度，或曲线 ABC(KLM)的长度;

　　L5 — 电压引线电极与带材的接触长度，或曲线 DEF 和 HIJ 的长度。

　　图 2 四引线组件各段长度参数示意图(续)

　　6 . 2 样品准备

　　6 . 2 . 1 引导带连接

　　本测试方法采用卷对卷的走带方式，为保证测试覆盖整个带材长度，在进行测试前，待测样品的首、尾端部应连接一引导带，用于牵引待测样品。 同时可准确确定检测开始和结束的参考点。

　　引导带应与待测带材牢固连接，避免在张力作用下断开。 通常采用点焊方式或钎焊方式进行连接，焊接部分长度建议为 1 cm~5 cm,宜根据实际焊接效果确定焊接部分长度，且焊接部分厚度应确保带材缠绕在卷轴上时，不会引起带材不可恢复的应力形变。

　　引导带应具有与待测长带相近的宽度和厚度，或在满足机械强度的前提下，引导带的厚度可以小于待测长带的厚度。 首尾引导带长度应根据测试装备的实际情况设置，保证待测带材首尾都可检测到。

　　采用点焊方式连接，引导带宜采用电阻比较大和高强度材料，如不锈钢带;采用钎焊方式连接，引导带宜采用易焊接材料，如铜及铜合金带材。

　　6 . 2 . 2 非接触测量方法预检

　　在采用本文件规定的方法测量之前，宜采用非接触测量方法对待测带材进行预检(见附录 B),探知带材临界电流低点的位置等，在测量过程中特别加以注意。

　　6 . 2 . 3 样品安装

　　将两端均连接好引导带的待测长带样品缠绕在放卷盘上，牵引放卷盘外侧的引导带通过烘干箱内一侧的导向轮，再依次通过四引线组件，包括电流引线电极、电压引线电极等，之后通过烘干箱内另一侧的导向轮，最后缠绕在收卷盘上。 启动收卷装置，当待测长带样品的首测试段经过四引线组件时，停止走带。 放卷盘和收卷盘的尺寸应与待测带材的宽度和长度相匹配。 穿带过程中，应注意避免样带受到刮擦，造成损伤。

　　6

　　GB/T 41640—2022

　　6 . 3 测量过程

　　6 . 3 . 1 预干燥及冷却

　　在向低温槽注入液氮前宜预先加热烘干使其保持干燥;测量开始前，宜预先开启烘干箱并升至设定

　　温度，建议温度为 50 ℃ ~150 ℃ 。

　　向低温槽注入液氮，直至液面浸没过整个四引线组件不小于 3 cm,并等待液氮液面平稳 3 min~ 5 min后，测量液氮冷剂的温度，应在 76 . 5 K≤T≤77 . 8 K 区间。 如果冷剂温度过高，也可进行测量，但是应在报告中标明测量温度。 在测量过程中，应随时注意液氮液面高度，确保液氮液面高于四引线组件最高点不小于 3 cm,必要时及时补充液氮。

　　电流引线电极与超导带材之间不可避免地会存在接触电阻，实际测试中会产生焦耳热，将引起局部温升，影响测量结果，甚至造成带材局部失超并烧毁。 为防止这种现象发生，在实际测量过程中，应在电流引线电极附近加装温度探头，由于接触电阻引起的温升应小于 1 K。 一旦出现异常情况，及时停止测量并对装置进行调整，待恢复后继续测量。

　　6 . 3 . 2 U-I 曲线测量

　　当采用恒定速率升流法采样时，电流从零升到 Ic的时间应大于 10 s;当采用升流-恒流-升流法采样时，在设定点之间的升流速率应低于相应在 3 s 内将电流从 0 升到 Ic所对应的速率。 在每个电流设定点处，电流漂移应小于 Ic值的 1%。 当带材临界电流值范围不明时，建议采用小于 5 A/ s 的升流速率，对首测试段进行测试，在确定临界电流后，再选择适当的升流速率。

　　记录每个测试段的位置信息，测量并记录其完整U-I 曲线。 测量U-I 曲线时可适当设置截止电压，防止电流过冲烧毁带材。 通常情况下，截止电压可取值 1 . 0Uc~1 . 5Uc 。

　　测量过程中，如果出现 U-I 曲线异常，或当前测试段临界电流小于相邻已测试段临界电流值的50%时，宜重新设定合适测量参数(如升流速率等)对该测试段进行复测，确认数据无误后，再恢复原参数继续测量。

　　6 . 3 . 3 长带 IC分布测量

　　从带材的测试起点开始，对每一个测试段的临界电流进行测量，完成一个测试段的数据采集之后，通过卷对卷系统走带一个步长，待下一个测试段完全浸入液氮 10 s 后再开始测量，测量过程按照 6 . 3 . 2的要求进行，记录其完整 U-I 曲线，并计算 Ic和 n-值。 以此类推，直至测量覆盖整个带材长度。

　　测量完成后，应确保带材回到室温，并按照 6 . 4 要求对样品进行保存。

　　6 . 4 样品存放

　　样品存放应遵循以下要求：

　　— 存放在干燥环境，远离潮气和水分;

　　— 避免接触不受控热源，如热风枪、火源和高温焊枪等;

　　— 避免将重物尤其是尖锐物体置于超导带材上，避免过多带材堆叠存放;

　　— 避免挤压、锤击、刺伤、刮擦或磨损带材表面，避免过度弯曲、扭曲产生塑性变形。

　　7 结果计算

　　7 . 1 临界电流判据

　　确定临界电流时，既可使用电场判据(Ec ),也可用电阻率判据(ρc) 。本文件使用电场判据为 10 μV/m或 100 μV/m, 电阻率判据为 10- 14 Ω · m或者 10- 13 Ω · m。如果测试采用L2 不小于 4 m,宜使用其中较小的判据。

　　7

　　GB/T 41640—2022

　　使用电场判据时，对特定长度测试段，相应的电压判据 uc值可通过公式( 3 ) 来确定：

　　uc = L2 Ec …………………………( 3 )

　　式中：

　　uc — 电压判据，单位为微伏(μV) ;

　　L2 —测试段长度，即样品上电压引线间距，单位为米(m) ;

　　Ec — 电场判据，单位为微伏每米(μV/m)。

　　如图 3 a)所示，通过坐标点(0,uc ) 作出一条垂直于电压坐标轴的直线，与 u-I 曲线的交点对应的电流坐标来确定临界电流值。 采用升流-恒流-升流法采样时，u-I 特性的电压基准线应取零电流时所记录的电压;而采用恒定速率升流法采样时，电压基准线应取电流在约 0 . 1Ic时所对应的平均电压。

　　使用电阻率判据时，电压判据 uc值可通过公式( 4 ) 来确定：

　　uc =IcρcL2/S …………………………( 4 )

　　式中：

　　Ic — 临界电流，单位为安培(A) ;

　　ρc — 电阻率判据，单位为欧姆 · 米(Ω· m) ;

　　S —待测样品的整个横截面积，单位为平方米(m2 ) 。

　　通过坐标点( 0 ,uc ),作出一条垂直于电压坐标轴的直线，与 u-I 曲线的交点确定临界电流值(Ic) ,如图 3 b)所示。

　　a)电场判据 b)电阻率判据

　　图 3 本征 U-I 特性曲线

　　u-I 曲线上，见图 4,连接电流为零和电流为 0 . 5Ic的两点，形成的直线斜率应小于 0 . 3uc /Ic 。其中uc 为确定相应临界电流 Ic时使用的电压判据。 不符合此要求的 u-I 曲线被认作是无效测试。

　　a)电场判据 b)电阻率判据

　　图 4 具有电流转移分量的 U-I 特性曲线

　　8

　　GB/T 41640—2022

　　7 . 2 n-值(选测)

　　超导体在临界电流 Ic附近的 U-I 曲线可以通过以下幂指数经验公式获得：

　　U=Uc(I/Ic)n …………………………( 5 )

　　式中：

　　U —测试段上测得的电压降，单位为微伏(μV) ;

　　Uc — 临界电流电压判据，单位为微伏(μV) ;

　　I —测试段上通入的直流电流值，单位为安培(A) ;

　　Ic — 临界电流，单位为安培(A) 。

　　n-值反映了 Ic附近 U-I 曲线的形状特征。 n-值可通过对一定范围内的 U 和 I 取对数后而获得。 n-值为对数坐标(lgU-lgI)内相应直线的斜率。

　　应在确定临界电流的判据附近范围内计算 n-值，且n-值结果合理反映样品由超导态向正常态转变的特点。 选取不同的电场或电阻率判据范围计算出的 n-值大小是不同的，因此报告 n-值时，应同时明

　　确报告相应的电场或电阻率范围。 宜在电场范围 10 μV/m~ 100 μV/m 内拟合 n-值，对应的电阻率范围是 10- 14 Ω · m~10- 13 Ω · m(见 7.1)。

　　7 . 3 长带临界电流的确定及其沿长度方向均匀性评估

　　通过计算长带各测试段临界电流的平均值 Ic , 获得长带的临界电流，Ic 采用公式(6)计算：

　　…………………………( 6 )

　　式中：

　　Ici—第 i测试段的临界电流值，单位为安培(A) ;

　　N — 长带总的测试段数。

　　通过计算长带各测试段临界电流值的标准偏差，获得临界电流沿长度方向的均匀性特征，采用公式(7)计算：

　　s=槡 …………………………( 7 )

　　式中：

　　s —长带各测试段临界电流的标准偏差，单位为安培(A) ;

　　Ici—第 i测试段的临界电流值，单位为安培(A) ;

　　N — 长带总的测试段数。

　　8 测量不确定度

　　附录 C 给出了测量不确定度的示例。 电压表应具有至少 1 nV 分辨率;电流源的输出电流稳定性应优于 1%;如果采用四引线标准电阻法确定通过样品的电流值，则标准电阻的精确度应不小于 0 . 5%。

　　2G-HTS长带各测试段临界电流平均值的相对扩展不确定度为 10%(K=2), 与电压引线间距 L2的选取无关。

　　2G-HTS长带各测试段临界电流值的标准偏差与电压引线间距有关，经验公式为：s=3 . 47/L2 0.36 。当 L2 = 1 m 时，s 的相对扩展不确定度为 25%(K=2) 。

　　9 测试报告

　　9 . 1 被测试样带详情

　　测试报告中应给出测试样带的如下信息：

　　9

　　GB/T 41640—2022

　　a) 制造商的名称;

　　b) 样带批号;

　　c) 样带宽度、厚度及长度;

　　d) 铜及铜合金层厚度。

　　9 . 2 测试结果

　　测试报告中应给出以下测试结果：

　　a) Ici沿长度方向分布的柱状图或点状图，示例见图 5 ;

　　b) 由公式(6)计算得长带各测试段临界电流值的平均值;

　　c) 各测试段中临界电流的最大值和最小值;

　　d) 由公式(7)定义的临界电流沿长度方向的均匀性 s;

　　e) Ici小于某一定值的占比(如要求);

　　f) n-值及计算时所用电场或电阻率数值范围。(可选)

　　9 . 3 测试条件

　　测试报告中应给出以下测试条件信息：

　　a) 液氮温度;

　　b) 电压引线间距 L2 ;

　　c) 步长 Ls ;

　　d) 临界电流判据;

　　e) 电流到电压电极的最小距离 L3 ;

　　f) 电流/电压引线电极与带材的接触方式(曲面或平面)及接触区域面积;

　　g) 电流扫描速率;

　　h) 走带张力。

　　a)柱状图

　　图 5 测量结果表现形式示例

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　　GB/T 41640—2022

　　b)点状图

　　图 5 测量结果表现形式示例(续)

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　　GB/T 41640—2022

　　附 录 A

　　(资料性)

　　第 1 章～第 9 章的补充信息