專(zhuān)利名稱(chēng)：熱電材料性能測(cè)試爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到熱電材料性能測(cè)試裝置的加熱部分，加熱部件使得被測(cè)樣品兩端產(chǎn)生 溫差，從而形成電壓，借助熱電偶等，獲得與電壓對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)所得到的電壓、溫 度數(shù)據(jù)計(jì)算出熱電材料的塞貝克(Seebeck)系數(shù)、電導(dǎo)率a性能參數(shù)，屬于材料測(cè)試技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
與本實(shí)用新型相關(guān)的一項(xiàng)已知技術(shù)由一篇題為"含稀土 BbTe3基熱電材料的研究"文章 所公丌(出自中國(guó)知網(wǎng)中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù))。見(jiàn)圖1所示，其熱電性能測(cè)量 裝置的加熱部分主要由主加熱器1、輔助高溫加熱器2、輔助低溫加熱器3、樣品臺(tái)4、高溫 熱電偶5、低溫?zé)犭娕?、正電極7、負(fù)電極8、若干個(gè)壓片9以及壓片升降保持桿10組成。 主加熱器l呈圓筒狀，豎置，筒內(nèi)空間為爐腔。高溫?zé)犭娕?、低溫?zé)犭娕?的測(cè)溫端自樣 品臺(tái)4兩側(cè)向上探出，分別與待測(cè)樣品ll下表面兩側(cè)相抵。輔助高溫加熱器2、輔助低溫加 熱器3分別橫置于待測(cè)樣品11的兩端接近處。正電極7、負(fù)電極8穿過(guò)若干的壓片9，其電 極觸點(diǎn)接觸于待測(cè)樣品11上表面兩側(cè)。IK電極7、負(fù)電極8、若干個(gè)壓片9整體可以沿壓片 升降保持桿10升降，并由其保持。在該裝置中，待測(cè)樣品ll由高溫?zé)犭娕?、低溫?zé)犭娕? 的兩個(gè)測(cè)溫端支撐，并由TF.電極7、負(fù)電極8的兩個(gè)電極觸點(diǎn)在若干個(gè)壓片9的重力作用下 壓牢。主加熱器1為爐腔整體加熱，再由輔助高溫加熱器2、輔助低溫加熱器3分別給待測(cè) 樣品ll兩端加熱，使其出現(xiàn)溫差，變化著的溫差隨時(shí)由高溫?zé)犭娕?、低溫?zé)犭娕?測(cè)出， 與此同時(shí)，由正電極7、負(fù)電極8輸出產(chǎn)生于待測(cè)樣品11兩端的電壓。根據(jù)所測(cè)得的一組溫 度和電壓數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出待測(cè)樣品ll塞貝克(Seebeck)系數(shù)、電導(dǎo)率a熱電性能參數(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
已知技術(shù)存在的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)， 一是加熱器數(shù)量較多，沒(méi)有將在主加熱器1的作用下 產(chǎn)生的爐腔溫度作為測(cè)試數(shù)據(jù)加以利用。二是所采取的fi由升溫、即升即測(cè)方式不僅要求測(cè) 試人員守侯；而且測(cè)試過(guò)程不可控制，所獲得的每一個(gè)溫度數(shù)據(jù)與電ffi數(shù)據(jù)均具有隨機(jī)性； 并且溫差值可能超出測(cè)試要求的范圍。所有這一切導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，也難以與計(jì)算機(jī)控 制與數(shù)據(jù)處理技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)可控、精確測(cè)試。三是借助兩個(gè)電極的觸點(diǎn)以及若干個(gè)壓片固定 樣品這一措施不僅使得裝覽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還會(huì)因此而無(wú)法使得電極觸點(diǎn)間距L最大，從而使得測(cè)試結(jié)果難以更加客觀(guān)。為了解決上述問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了本實(shí)用新型之熱電材料性能 測(cè)試爐。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，見(jiàn)圖2、圖3所示，熱電材料性能測(cè)試爐由主加熱器l、副加 熱器12、高溫測(cè)溫?zé)犭娕?3、低溫測(cè)溫?zé)犭娕?4、高溫控溫?zé)犭娕?5、低溫控溫?zé)犭娕?6、 正極導(dǎo)線(xiàn)17、負(fù)極導(dǎo)線(xiàn)18組成。主加熱器1呈圓筒狀，豎置，筒內(nèi)空間為爐腔，待測(cè)樣品 ll水平放置在爐腔中部，副加熱器12橫置于待測(cè)樣品11一端的接近處；所述的四個(gè)熱電偶 的傳感端位于一個(gè)水平平面上的矩形的四個(gè)頂點(diǎn)處，與待測(cè)樣品11的下表面相抵，并且，高 溫測(cè)溫?zé)犭娕?3、低溫測(cè)溫?zé)犭娕?4位于兩個(gè)對(duì)角頂點(diǎn)處，高溫控溫?zé)犭娕?5、低溫控溫 熱電偶16位于另外兩個(gè)對(duì)角頂點(diǎn)處，高溫測(cè)溫?zé)犭娕?3、高溫控溫?zé)犭娕?5位于待測(cè)樣品 11接近副加熱器12的一側(cè)，低溫測(cè)溫?zé)犭娕?4、低溫控溫?zé)犭娕?6位于待測(cè)樣品11遠(yuǎn)離 副加熱器12的一側(cè)；正極導(dǎo)線(xiàn)17與待測(cè)樣品11接近副加熱器12的端面接觸，負(fù)極導(dǎo)線(xiàn)18 與待測(cè)樣品11遠(yuǎn)離副加熱器12的端面接觸。
主加熱器1為爐腔整體加熱，如測(cè)試高溫?zé)犭娦阅軙r(shí)，可預(yù)設(shè)80(TC，當(dāng)加熱到該溫度 時(shí)，主加熱器1電源的控制部分根據(jù)低溫控溫?zé)犭娕?6給出的溫度信號(hào)切斷電源。與此同時(shí)， 由副加熱器12為待測(cè)樣品11的一端加熱，使得待測(cè)樣品11兩端產(chǎn)生溫差， 一旦溫差值超出 測(cè)試要求的范圍，即AT-5 12K，主加熱器l、副加熱器12的電源控制部分則根據(jù)高溫控溫 熱電偶15、低溫控溫?zé)犭娕?6給出的溫度信號(hào)，控制其工作狀態(tài)。而符合要求的溫差值則 由高溫測(cè)溫?zé)犭娕?3、低溫測(cè)溫?zé)犭娕?4給出。兩組熱電偶彼此獨(dú)立工作，確保測(cè)試精度。 同時(shí)，正極導(dǎo)線(xiàn)17、負(fù)極導(dǎo)線(xiàn)18給出與待測(cè)樣品11兩端的實(shí)際溫度值或者f矛合要求的溫差 值對(duì)應(yīng)的電壓值。待測(cè)樣品11直接擺放在四個(gè)熱電偶的傳感端上。正極導(dǎo)線(xiàn)17、負(fù)極導(dǎo)線(xiàn) 18搭接在待測(cè)樣品1的兩個(gè)端面上，使得電極觸點(diǎn)問(wèn)距L最大。
電此來(lái)看，與已知技術(shù)相比，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，去掉一個(gè)輔助加熱器，將由 主加熱器產(chǎn)生的爐腔溫度利用起來(lái)；無(wú)須設(shè)置專(zhuān)門(mén)固定待測(cè)樣品的結(jié)構(gòu)，如壓片等。實(shí)現(xiàn)了 可控、精確測(cè)試，加熱器按照預(yù)設(shè)溫度加熱，四個(gè)熱電偶分別完成高溫、低溫的控溫、測(cè)溫， 并且，盡管在加熱過(guò)程中、暫停加熱后爐腔溫度以及待測(cè)樣品兩端的溫度會(huì)發(fā)生偏離和波動(dòng)， 但是，專(zhuān)設(shè)的測(cè)溫?zé)犭娕冀o出的溫度值是與同時(shí)由電極導(dǎo)線(xiàn)給出的電壓值相對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度 值，因此，測(cè)試精度得到提高，并因此可以與計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可控、 精確測(cè)試。

圖1是已知技術(shù)熱電性能測(cè)量裝置的加熱部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)主視 示意圖。圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)俯視示意圖，該圖兼作摘要附圖。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
如下，見(jiàn)圖2、圖3所示，熱電材料性能測(cè)試爐由主加熱器1、 副加熱器12、樣品臺(tái)4、高溫測(cè)溫?zé)犭娕?3、低溫測(cè)溫?zé)犭娕?4、高溫控溫?zé)犭娕?5、低 溫控溫?zé)犭娕?6、正極導(dǎo)線(xiàn)17、負(fù)極導(dǎo)線(xiàn)18組成。主加熱器1采用耐高溫陶瓷筒纏繞電阻 絲的方式制作，豎置，筒內(nèi)空間為爐腔。待測(cè)樣品11呈矩形薄片狀，水平放置在爐腔中部。 副加熱器12的結(jié)構(gòu)是這樣的，采用耐高溫陶瓷棒，在棒體中沿軸線(xiàn)方向分布若干穿線(xiàn)通道， 在通道中往復(fù)穿入電阻絲。副加熱器12橫置于待測(cè)樣品11 一端的接近處。所述的四個(gè)熱電 偶的傳感端位于一個(gè)水平平面上的矩形的四個(gè)頂點(diǎn)處，與待測(cè)樣品11的下表面相抵，并且， 高溫測(cè)溫?zé)犭娕?3、低溫測(cè)溫?zé)犭娕?4位于兩個(gè)對(duì)角頂點(diǎn)處，高溫控溫?zé)犭娕?5、低溫控 溫?zé)犭娕?6位于另外兩個(gè)對(duì)角頂點(diǎn)處，高溫測(cè)溫?zé)犭娕?3、高溫控溫?zé)犭娕?5位于待測(cè)樣 品11接近副加熱器12的一側(cè)，低溫測(cè)溫?zé)犭娕?4、低溫控溫?zé)犭娕?6位于待測(cè)樣品11遠(yuǎn) 離副加熱器12的一側(cè)。樣品臺(tái)4水平放置，四個(gè)熱電偶自下而上穿過(guò)樣品臺(tái)4，并由樣品臺(tái) 4定位，保持相對(duì)位置關(guān)系不變。正極導(dǎo)線(xiàn)17與待測(cè)樣品n接近副加熱器12的端面接觸， 負(fù)極導(dǎo)線(xiàn)18與待測(cè)樣品11遠(yuǎn)離副加熱器12的端面接觸。
權(quán)利要求一種熱電材料性能測(cè)試爐，主加熱器(1)是其組成部分之一，呈圓筒狀，豎置，筒內(nèi)空間為爐腔，爐腔中部為測(cè)試區(qū)，其特征在于A(yíng)、其組成部分還有副加熱器(12)、高溫測(cè)溫?zé)犭娕?13)、低溫測(cè)溫?zé)犭娕?14)、高溫控溫?zé)犭娕?15)、低溫控溫?zé)犭娕?16)、正極導(dǎo)線(xiàn)(17)、負(fù)極導(dǎo)線(xiàn)(18)組成；B、副加熱器(12)橫置于測(cè)試區(qū)一側(cè)；C、所述的四個(gè)熱電偶的傳感端位于一個(gè)水平平面上的矩形的四個(gè)頂點(diǎn)處，而且所述的四個(gè)熱電偶的傳感端處于測(cè)試區(qū)內(nèi)，并且，高溫測(cè)溫?zé)犭娕?13)、低溫測(cè)溫?zé)犭娕?14)位于兩個(gè)對(duì)角頂點(diǎn)處，高溫控溫?zé)犭娕?15)、低溫控溫?zé)犭娕?16)位于另外兩個(gè)對(duì)角頂點(diǎn)處，高溫測(cè)溫?zé)犭娕?13)、高溫控溫?zé)犭娕?15)位于測(cè)試區(qū)接近副加熱器(12)的一側(cè)，低溫測(cè)溫?zé)犭娕?14)、低溫控溫?zé)犭娕?16)位于測(cè)試區(qū)遠(yuǎn)離副加熱器(12)的一側(cè)；D、正極導(dǎo)線(xiàn)(17)起自測(cè)試區(qū)接近副加熱器(12)的一側(cè)，負(fù)極導(dǎo)線(xiàn)(18)起自測(cè)試區(qū)遠(yuǎn)離副加熱器(12)的一側(cè)。
專(zhuān)利摘要熱電材料性能測(cè)試爐屬于材料測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。已知技術(shù)采用主加熱器、兩個(gè)輔助加熱器，還采用由壓片以及壓片升降保持桿所組成的樣品固定結(jié)構(gòu)，所采用的兩支熱電偶的作用僅在于測(cè)溫，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)法控制測(cè)試過(guò)程，測(cè)試精度低。本實(shí)用新型使用主加熱器和一個(gè)副加熱器，兩個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕己蛢蓚€(gè)控溫?zé)犭娕肌４郎y(cè)樣品低溫端溫度與爐腔溫度相同，高溫端溫度由副加熱器決定，在同樣實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣品產(chǎn)生溫差的前提下，減少加熱部件。四個(gè)熱電偶的傳感端支撐待測(cè)樣品，不再設(shè)置專(zhuān)門(mén)的樣品固定結(jié)構(gòu)。待測(cè)樣品的高溫端、低溫端的控溫、測(cè)溫分別由不同的熱電偶完成，從而獲得準(zhǔn)確、客觀(guān)的溫度、電壓數(shù)據(jù)，提高了測(cè)試精度。可用于金屬或者氧化物熱電材料熱電性能的測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N33/00GK201229316SQ200720094619
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者馮建林, 管宏偉, 潔 許, 魏長(zhǎng)平 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)