提出了一种控制转子不平衡量方位的气浮平衡测定方法来提高对空心薄壁不完整球形超导转子平衡量测定的精度。采用在转子内部增加重量的方法来改变转子的不平衡量大小, 使得该转子的不平衡量的方位角处于精确测量范围内, 当增重量变化时其测量值也会发生相应的变化, 通过静不平衡计算的相关公式即可得出其静不平衡量。该方法能够提高这种超导球形转子平衡测定的精度, 不破坏转子的加工精度, 不影响转子的电磁特性、超导特性等。测量转子偏心距的波动大小在±6 μm之内, 偏心距Z轴分量的波动在±8 μm之内, 同时可有效提高超导重力计等基于该类型超导转子的仪器的工作性能和测量精度, 对于其它无机械支撑轴转子的平衡测定也有一定借鉴意义。测量过程中采用的设备简单, 实验周期短, 测量结果精度较高。

为了实现超导球形转子在低温环境下高速稳定的旋转，设计了一种基于迈斯纳效应的超导转子旋转驱动装置。该旋转驱动装置主要包括超导定子和超导球形转子两部分，定子采用两相结构，转子采用在其内壁上开有4个窗口的空心结构。利用定子超导线圈的磁场在空心转子内壁窗口上产生的转动力矩驱动转子旋转。然后，通过Ansoft软件对超导转子旋转驱动力进行了有限元分析。分析表明，驱动力矩与驱动电流的平方近似成正比例关系。在4.2 K，30 Pa下进行了转子旋转实验，结果显示，30 A驱动电流下转子转速达到了8 512 r/min，表明该旋转驱动装置能够将转子加速到8 500 r/min以上的工作区域，为进一步优化装置设计参数以及提高转子旋转稳定性奠定了基础。

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2 k低温下进行了转子悬浮和旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10 μm,转子转速达到了1 365 r/min。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。

介绍了一种补偿式光纤位移传感器,对比分析了该传感器在室温(293 K)下和液氮温度(77 K)下的传输特性.结果表明,该传感器能有效地消除外界环境的影响,可用于宽温度范围的位移测量.在液氦温度(4.2 K)下测量超导转子悬浮微位移的实验结果表明,该传感器可在低温下进行位移测量,测量分辨率达到10μm.实验结果为光纤位移传感器在低温环境下的应用提供了参考.