專(zhuān)利名稱：一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱電半導(dǎo)體材料性能測(cè)試裝置，特別涉及一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱 電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
熱電半導(dǎo)體材料作為一種直接將熱能和電能之間進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換的材料，其應(yīng)用具 有不需要運(yùn)動(dòng)部件、工作時(shí)無(wú)噪音、無(wú)排放、可靠性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。熱電材料和技術(shù) 被認(rèn)為是二十一世紀(jì)一種新型的、環(huán)境友好的新能源材料和技術(shù)，在熱電發(fā)電及熱電制冷 方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。賽貝克系數(shù)是熱電材料的重要性能參數(shù)之一。根據(jù)賽貝克的測(cè)試原理S = VMT 其中S為賽貝克系數(shù)、V為樣品上下兩端的電壓差和△ T為樣品上下兩端的溫度差，依該原 理按照從低溫到高溫分段測(cè)出材料的不同溫度的賽貝克系數(shù)，作出賽貝克系數(shù)---溫度曲 線圖，即可以得到所需溫度段的材料賽貝克系數(shù)。測(cè)試的關(guān)鍵是控制樣品上下端的電壓差 的穩(wěn)定和樣品上下端的溫度的恒定來(lái)保證測(cè)試精度。工業(yè)化批量生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)熱電材料賽 貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x要求在保證一定精度的條件下進(jìn)行大批量的測(cè)試，需要滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成 本低、測(cè)試時(shí)間短、測(cè)試樣品的形狀要求低和安裝簡(jiǎn)單的需求，能滿足大批量、高效率和低 成本的測(cè)試要求。而現(xiàn)有的賽貝克系數(shù)的測(cè)試裝置，主要存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、測(cè)試過(guò) 程耗時(shí)長(zhǎng)、對(duì)測(cè)試的樣品的形狀有一定的要求和樣品的安裝有一定的要求、測(cè)試精度較低， 只能測(cè)常溫值等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，為了克服現(xiàn)有的賽貝克系數(shù)的測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本 高、測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、樣品形狀和安裝要求高的問(wèn)題，提供一種熱電半導(dǎo)體材料賽貝克系數(shù)測(cè) 試儀，能通過(guò)上、下加熱塊保證樣品上下兩端的溫度穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定，上端加熱塊小巧、運(yùn) 動(dòng)方便，樣品安裝簡(jiǎn)單，下端加熱塊熱容量大，能在保持下加熱塊溫度不變的條件下瞬間將 樣品的下端加熱到與下端加熱塊溫度一致，測(cè)試時(shí)間短、對(duì)樣品的形狀要求低。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料 的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，包括支架、底座、加熱管、上加熱塊、電壓電極、下加熱塊、熱電偶、 測(cè)試件、手柄、升降桿，支架固定在底座上，支架的橫臂頂端裝有一端帶齒輪的手柄和帶齒 條的升降桿，手柄的齒輪與升降桿一側(cè)的齒條相嚙合，升降桿為空心管筒狀，其管筒內(nèi)套裝 有加熱管，升降桿的下端固定連接有上加熱塊，上加熱塊內(nèi)裝有電壓電極并連接有熱電偶， 底座上固定的下加熱塊，下加熱塊內(nèi)裝有加熱管和電壓電極，并連接有熱電偶。所述支架為 倒“L”形或“C”形。所述上加熱塊和所述下加熱塊的材料包括銅或銅合金。所述下加熱塊 為平臺(tái)狀，其與所述上加熱塊的對(duì)應(yīng)面，下加熱塊的對(duì)應(yīng)面積大于上加熱塊的對(duì)應(yīng)面積。所 述升降桿與所述加熱管的另一種連接方式為，升降桿為實(shí)心桿，升降桿通過(guò)連接支架與加 熱管固定連接，加熱塊固定安裝于加熱管的下端。[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于該測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對(duì) 測(cè)試樣品形狀要求低、安裝簡(jiǎn)單、測(cè)試時(shí)間短。它可滿足熱電材料的工業(yè)化批量生產(chǎn)過(guò)程中 測(cè)材料的變溫賽貝克系數(shù)測(cè)試的需求，能在熱電材料產(chǎn)業(yè)化中測(cè)材料的變溫賽貝克系數(shù)中 得到廣泛的應(yīng)用。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型的另一結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-支架、2-底座、3-加熱管、4-上加熱塊、5-電壓電極、6-下加熱塊、7-熱 電偶、8-測(cè)試件、9-手柄、10-升降桿、11-連接支架。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明，參見(jiàn)圖1和圖2，一種用于工 業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，包括支架1、底座2、加熱管3、上加熱塊4、電 壓電極5、下加熱塊6、熱電偶7、測(cè)試件8、手柄9、升降桿10，支架1固定在底座2上，支架 1的橫臂頂端裝有一端帶齒輪的手柄9和帶齒條的升降桿10，手柄9的齒輪與升降桿10 — 側(cè)的齒條相嚙合，升降桿10為空心管筒狀，其管筒內(nèi)套裝有加熱管3，升降桿10的下端固定 連接有上加熱塊4，上加熱塊4內(nèi)裝有電壓電極5并連接有熱電偶7，底座2上固定的下加 熱塊6，下加熱塊6內(nèi)裝有加熱管3和電壓電極5，并連接有熱電偶7。所述支架1為倒“L” 形或“C”形。所述上加熱塊4和所述下加熱塊6的材料包括銅或銅合金。所述下加熱塊6 為平臺(tái)狀，其與所述上加熱塊4的對(duì)應(yīng)面，下加熱塊6的對(duì)應(yīng)面積大于上加熱塊4的對(duì)應(yīng)面 積。所述升降桿10與所述加熱管3的另一種連接方式為，升降桿10為實(shí)心桿，升降桿10 通過(guò)連接支架11與加熱管3固定連接，上加熱塊4固定安裝于加熱管3的下端。上加熱塊4和下加熱塊6上的熱電偶7的另一端分別連接模糊自調(diào)整PID控制器， 且電壓電極5的另一端與一個(gè)毫伏表相連。將待測(cè)賽貝克系數(shù)的熱電材料測(cè)試件8直接放在下加熱塊6上，通過(guò)自調(diào)整PID 控制器加熱到測(cè)試溫度低10°c左右，同時(shí)將上加熱塊4的溫度通過(guò)自調(diào)整PID控制器加熱 到待測(cè)溫度高10°C左右，待上下溫度穩(wěn)定后，將手柄9向下壓，使上加熱塊4與測(cè)試件8接 觸，此時(shí)毫伏表顯示的電壓V即測(cè)試溫度T= (Τ±+Ττ)/2，(式中Τ±為上加熱塊4的溫 度，Tt為下加熱塊6的溫度；)該測(cè)試溫度下的賽貝克根據(jù)S = V/(T±-TT)計(jì)算得到。依 該方法按照從低溫到高溫分段測(cè)出材料的不同溫度的賽貝克系數(shù)，作出賽貝克系數(shù)一溫 度曲線圖即可以得到所需溫度段的材料賽貝克系數(shù)。實(shí)施例1 參見(jiàn)圖1，一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，其下 加熱塊6設(shè)計(jì)成銅制大的平臺(tái)狀固定在底座2上，下加熱塊6的加熱管3為大熱容量的加 熱管，并固定在銅制下加熱塊6的里面，熱電偶7和電壓電極5焊接在下電極塊6里面，熱 電偶7和電壓電極5的另一端焊接在自調(diào)整PID控制器和毫伏表上，避免了接觸溫度差和 電壓差。當(dāng)設(shè)定測(cè)試溫度后，下加熱塊6能在aiiin內(nèi)升到0-600°C范圍內(nèi)達(dá)到溫度穩(wěn)定；由 于下加熱塊6熱容量大，測(cè)試件8在下加熱塊6上與否，對(duì)加熱塊的溫度沒(méi)有影響，達(dá)到了 在很短的時(shí)間內(nèi)為待測(cè)樣品進(jìn)行測(cè)試時(shí)提供穩(wěn)定的溫度Ττ。支架1的橫臂頂端裝有一端帶齒輪的手柄9和帶齒條的升降桿10，手柄9的齒輪與升降桿10 —側(cè)的齒條相嚙合，升降 桿10為空心管筒狀，其管筒內(nèi)套裝有加熱管3，上加熱塊4與升降桿10連為一體，加熱管3 使上加熱塊4加熱，熱電偶7和電壓電極5焊接在上加熱塊4內(nèi)，熱電偶7和電壓電極5的 另一端分別焊接在自調(diào)整PID控制器和毫伏表上，避免了接觸溫度差和電壓差，保證了 T上 的溫度穩(wěn)定。本實(shí)用新型的上加熱塊4的溫度高于下加熱塊6，而上加熱塊4的熱容量相對(duì)下加 熱塊6要小的多，保證了上加熱塊4的溫度不會(huì)對(duì)下加熱塊6的溫度產(chǎn)生干擾；同時(shí)上、下 加熱塊4、6的熱電偶7分別連接各自的自整定PID控制器，彼此之間的溫控不受干擾。將 待測(cè)賽貝克系數(shù)的熱電材料測(cè)試件8置于溫度穩(wěn)定的下加熱塊6上> 5S，扳動(dòng)手柄9，使升 降桿10將溫度穩(wěn)定的上加熱塊4向下壓到與測(cè)試件8接觸，此時(shí)毫伏表顯示的電壓V即測(cè) 試溫度T= (T上+Ττ)/2，該測(cè)試溫度下的賽貝克根據(jù)S = V/(T上-T下)計(jì)算得到。依該方 法按照從低溫到高溫分段測(cè)出材料的不同溫度的賽貝克系數(shù)，作出賽貝克系數(shù)一溫度曲 線圖即可以得到所需溫度段的材料賽貝克系數(shù)。實(shí)施例2 參見(jiàn)圖2，本賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，其升降桿10與加熱管3的另一種連 接方式為，升降桿10為實(shí)心桿，升降桿10通過(guò)連接支架11與加熱管3固定連接，上加熱塊 4固定安裝于加熱管3的下端。其它與實(shí)施例1相同。本實(shí)用新型適用于熱電半導(dǎo)體材料在工業(yè)化批量生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)材料的變溫賽貝 克系數(shù)。提供了一種控制上、下加熱塊4、6的溫度穩(wěn)定，讓上加熱塊4的溫度高于下加熱塊 6的同時(shí)上加熱塊4溫度可調(diào)，能在很短的時(shí)間內(nèi)測(cè)得所需溫度下(0-600°C )的準(zhǔn)確賽貝 系數(shù)。
權(quán)利要求1.一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，包括支架[1]、底座[2]、加 熱管[3]、上加熱塊[4]、電壓電極[5]、下加熱塊[6]、熱電偶[7]、測(cè)試件[8]、手柄[9]、升 降桿[10]，其特征在于，支架[1]固定在底座[2]上，支架[1]的橫臂頂端裝有一端帶齒輪 的手柄[9]和帶齒條的升降桿[10]，手柄[9]的齒輪與升降桿[10] —側(cè)的齒條相嚙合，升 降桿[10]為空心管筒狀，其管筒內(nèi)套裝有加熱管[3]，升降桿[10]的下端固定連接有上加 熱塊W]，上加熱塊W]內(nèi)裝有電壓電極[5]并連接有熱電偶[7]，底座[2]上固定的下加 熱塊W]，下加熱塊W]內(nèi)裝有加熱管[3]和電壓電極[5]，并連接有熱電偶[7]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，其特 征在于，所述支架[1]為倒“L”形或“C”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，其特 征在于，所述上加熱塊[4]和所述下加熱塊W]的材料為銅或銅合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置， 其特征在于，所述下加熱塊[6]為平臺(tái)狀，其與所述上加熱塊W]的對(duì)應(yīng)面，下加熱塊[6] 的對(duì)應(yīng)面積大于上加熱塊W]的對(duì)應(yīng)面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，其特 征在于，所述升降桿[10]與所述加熱管[3]的另一種連接方式為，升降桿[10]為實(shí)心桿， 升降桿[10]通過(guò)連接支架[11]與加熱管[3]固定連接，上加熱塊W]固定安裝于加熱管 [3]的下端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種用于工業(yè)化生產(chǎn)熱電材料的賽貝克系數(shù)測(cè)試裝置，其支架固定在底座上，支架的橫臂頂端裝有一端帶齒輪的手柄和帶齒條的升降桿，手柄的齒輪與升降桿一側(cè)的齒條相嚙合，升降桿為空心管筒狀，其管筒內(nèi)套裝有加熱管，升降桿的下端固定連接有上加熱塊，上加熱塊內(nèi)裝有電壓電極并連接有熱電偶，底座上固定的下加熱塊，下加熱塊內(nèi)裝有加熱管和電壓電極，并連接有熱電偶。它可滿足熱電材料的工業(yè)化批量生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)材料的變溫賽貝克系數(shù)測(cè)試的需求，能在熱電材料產(chǎn)業(yè)化中測(cè)材料的變溫賽貝克系數(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N27/00GK201852807SQ20102050640
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者鄭俊輝 申請(qǐng)人:江西納米克熱電電子股份有限公司