CN102004123B

CN102004123B - 热电材料测试仪

Info

Publication number: CN102004123B
Application number: CN201010517660A
Authority: CN
Inventors: 温汉军
Original assignee: CHANGSHAN WANGU ELECTRONIC TECHONLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGSHAN WANGU ELECTRONIC TECHONLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: CN102004123A

Abstract

本发明涉及一种热电材料测试仪，包括工作台及设于工作台上的箱体、电导率测量装置和温差电动势测量装置，箱体的前面板上嵌装有低阻测量表、电压测量表和温度显示表，低阻测量表的电流输出端、电压输入端和电导率测量装置电连接，温差电动势测量装置上设有电加热元件和温度传感器，电加热元件和设于箱体内的电源模块电连接，温度传感器和温度显示表电连接，电压测量表和温差电动势测量装置电连接。本发明结构简单且巧妙，易于操作，成本较低，测量方便，测量精确，适用于需要用到热电材料的工业化生产中，有利于热电材料的广泛应用。

Description

热电材料测试仪

技术领域

本发明涉及热电材料，尤其涉及一种能方便地测量热电材料的电导率和温差电动势、工作效率高、测量准确的热电材料测试仪。

背景技术

热电材料是一种能够实现热能和电能之间直接转换的特殊功能材料,它具有塞贝克效应、帕尔帖效应和汤姆孙效应。汤姆逊效应是导体两端有温差时产生电势的现象，帕尔帖效应是带电导体的两端产生温差（其中的一端产生热量，另一端吸收热量）的现象，两者结合起来就构成了塞贝克效应。热电材料热电性能的重要指标就是温差电动势和电导率，要测量这些指标涉及应用电子技术及热工技术，是一个复杂的工程，目前还没有一种结构简单、操作方便、测量精确的设备，这在一定程度上影响了热电材料的广泛应用。

发明内容

本发明主要解决原有测量热电材料的重要指标的设备结构复杂、操作不方便、测量精确度也不高、不适用于工业化生产的技术问题；提供一种结构简单、操作方便、测量精确且适用于工业化生产的热电材料测试仪。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括工作台及设于工作台上的箱体、电导率测量装置和温差电动势测量装置，所述的箱体的前面板上嵌装有低阻测量表、电压测量表和温度显示表，所述的低阻测量表的电流输出端、电压输入端和电导率测量装置电连接，所述的温差电动势测量装置上设有电加热元件和温度传感器，所述的电加热元件和设于箱体内的电源模块电连接，所述的温度传感器和温度显示表电连接，所述的电压测量表和温差电动势测量装置电连接。工作台上放置电导率测量装置和温差电动势测量装置便于测试操作，箱体上嵌装各种仪表便于边操作边读数，确保测试的便利及准确性。

作为优选，所述的电导率测量装置包括滑槽和左电极、右电极，所述的滑槽的一端设有固定支承座，滑槽上设有滑动支承座，滑动支承座和固定支承座对称设置，左电极、右电极分别设在固定支承座和滑动支承座上，左电极、右电极分别通过导线和所述的低阻测量表的两个电流输出端相连。需要测试的热电材料一般是呈长条状的，测试时，被夹装在左、右电极之间，低阻测量表通过两个电流输出端输出电流给夹装在左、右电极之间的热电材料。滑动支承座可以在滑槽上左右滑动，以调整左、右电极之间的距离，可以测试不同长度的热电材料。

作为优选，所述的电导率测量装置包括一块绝缘的电压测量板，电压测量板上设有两个间隔有一段距离的电压测量针，两个电压测量针分别通过导线和所述的低阻测量表的两个电压输入端相连。为了便于计算，两个电压测量针之间的距离一般取整数值，如10cm、20cm等。当热电材料通电流时，将电压测量针接触到热电材料的不同部位就能测得不同部位产生的电压值，从低阻测量表直接读取电阻值。通过电压测量板可方便地测得热电材料不同段、不同侧面的电压值，测量既精确又方便。根据相关公式，就能计算出热电材料的电导率。

作为优选，所述的滑槽上方设有和滑槽平行的丝杆，丝杆穿过所述的滑动支承座，丝杆的一端和所述的固定支承座相连，丝杆的另一端穿出滑槽的端壁并且丝杆的这一端上连接有摇柄。通过转动摇柄，可旋转丝杆，进而使滑动支承座进行左、右滑动，使得调整滑动支承座的位置变得更加方便、更加省力。

作为优选，所述的固定支承座和滑动支承座的相对侧面上嵌装有平面轴承，固定支承座和滑动支承座内均设有橡胶垫，橡胶垫垫在平面轴承的后面，两个平面轴承的相对面上设有限位圈，所述的左电极、右电极分别设于左侧限位圈、右侧限位圈的底部。热电材料的端头正好伸入限位圈内，定位更方便。通过平面轴承和橡胶垫的设置，使得夹装热电材料时夹装位置有个伸缩度，避免对热电材料产生磨损。

作为优选，所述的滑动支承座的底面呈倒置的“几”字型，底面中间的下凸块卡在所述的滑槽内，下凸块两侧的底面上设有凹槽，所述的凹槽卡在滑槽的侧壁上，所述的滑动支承座上设有和滑槽垂直的定位螺栓，定位螺栓穿过所述的凹槽。这种结构使得滑动支承座和滑槽之间有三个滑动面，确保滑动更加顺利，安装更加牢固。当移动到需要的夹装位置时，可通过拧紧螺栓，使螺栓的尾端顶住滑槽侧壁的顶面上，更有利于固定夹装位置，避免滑动支承座发生移动。

作为优选，所述的温差电动势测量装置包括底座及与底座垂直的支架，底座上设有长条状的底面呈弧形的定位凹槽，定位凹槽的槽底嵌装有一个电压测量端子，底座内设有和该电压测量端子相连的电加热元件和温度传感器，所述的支架上设有升降装置及和升降装置相连的测量头，测量头内设有另一个电压测量端子及和该电压测量端子相连的电加热元件、温度传感器，两个电压测量端子的上、下位置相对应并且分别通过导线和电压测量表的电压输入端相连。呈弧形的定位凹槽便于卡装圆柱状的热电材料，定位更方便。通过升降装置可使测量头上、下移动。测量时，测量头下降，其上的电压测量端子和放在定位凹槽上的热电材料的上部接触，定位凹槽上的电压测量端子和热电材料的下部接触。这时，通过电加热元件对这两点之间的热电材料进行加热，加热到的温度由箱体上的温度显示表显示，加热一段时间后通过电压测量表读取该温度下热电材料产生的电压。采用这种结构进行测量，使得每个厘米的热电材料的导电性都能测量。

作为优选，所述的支架顶部水平凸出形成横梁，横梁位于定位凹槽的上方，所述的升降装置包括设于支架内的相啮合的齿轮和齿条，齿条穿过横梁并和所述的底座垂直，所述的测量头连接在齿条尾端，所述的支架侧面设有和齿轮同轴相连的手柄。扳动手柄，可以旋转齿轮，从而使齿条作上、下升降，确保升降测量头的操作更加方便，升降的位置也更易操作。

作为优选，所述的电压测量表为万能表。万能表的测量精度更高。

作为优选，所述的电加热元件为电热管。制作更加方便。

本发明的有益效果是：结构简单且巧妙，易于操作，成本较低，测量方便，测量精确，适用于需要用到热电材料的工业化生产中，而且有利于热电材料的广泛应用。

附图说明

图1是本发明的一种主视结构示意图。

图2是本发明中电导率测量装置的一种主视结构示意图。

图3是本发明中电导率测量装置中的滑动支承座和滑槽的一种连接结构示意图。

图4是本发明中温差电动势测量装置的一种主视结构示意图。

图5是本发明中温差电动势测量装置的一种立体结构示意图。

图中1.电导率测量装置，2.滑槽，3.左电极，4.右电极，5.固定支承座，6. 滑动支承座，7.电压测量板，8.电压测量针，9.丝杆，10.摇柄，11.平面轴承，12.橡胶垫，13.下凸块，14.凹槽，15.定位螺栓，20.温差电动势测量装置，21. 底座，22.支架，23.定位凹槽，24.电压测量端子，25.测量头，26.横梁，27.齿条，28.手柄，100.工作台，200.箱体，201.低阻测量表，202.电压测量表，203.温度显示表。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的热电材料测试仪，如图1所示，包括工作台100及安装于工作台100上的箱体200，箱体靠工作台的后侧，箱体200的前面板上从左到右嵌装有两个温度显示表203、电压测量表202和低阻测量表201，工作台的前侧安装有电导率测量装置1和温差电动势测量装置20。低阻测量表201的电流输出端、电压输入端和电导率测量装置1电连接，温差电动势测量装置3上安装有电加热元件和温度传感器，电加热元件和安装于箱体200内的电源模块电连接，温度传感器和温度显示表203电连接，电压测量表202和温差电动势测量装置3电连接。

如图2所示，电导率测量装置1包括滑槽2和一块绝缘的电压测量板7。滑槽2的一端安装有固定支承座5，滑槽2上滑动安装有滑动支承座6，滑动支承座6的底面呈倒置的“几”字型，如图3所示，底面中间的下凸块13卡在滑槽2内，下凸块13两侧的底面上开有凹槽14，凹槽14卡在滑槽2的侧壁上，滑动支承座6上装有和滑槽2垂直的定位螺栓15，定位螺栓15穿过凹槽14。滑槽2上方有和滑槽2平行的丝杆9，丝杆9穿过滑动支承座6，丝杆9的一端和固定支承座5相连，丝杆9的另一端穿出滑槽的端壁并且丝杆的这一端上连接有摇柄10。滑动支承座6和固定支承座5对称设置，固定支承座5和滑动支承座6的相对侧面上嵌装有平面轴承11，固定支承座5和滑动支承座6内均有橡胶垫12，橡胶垫12垫在平面轴承11的后面，两个平面轴承11的相对面上连接有限位圈，左侧的限位圈、右侧的限位圈的底部分别安装有左电极3和右电极4，左电极3、右电极4分别通过导线和箱体上的低阻测量表201的两个电流输出端相连。如图1所示，电压测量板7上装有两个间隔为10cm的电压测量针8，两个电压测量针8分别通过导线和低阻测量表201的两个电压输入端相连。

如图4、图5所示，温差电动势测量装置20包括底座21及和底座21相连的、垂直于底座的支架22。底座21上安装有一个长条状的凸块，凸块上开有延其长度方向延伸的底面呈弧形的定位凹槽23，定位凹槽23的槽底嵌装有一个电压测量端子24，底座21内装有和该电压测量端子24相连的电热管和温度传感器，电热管通过开关、导线和安装于箱体内的电源模块相连，温度传感器通过导线和安装于箱体上的一个温度显示表203相连。如图5所示，支架22顶部水平凸出形成横梁26，横梁26位于底座上的定位凹槽23的上方。支架22内安装有相啮合的齿轮和齿条27，支架22的侧面安装有和齿轮同轴相连的手柄28，齿条27穿过横梁26并和底座21垂直，齿条27尾端连接有测量头25，测量头25内安装有另一个电压测量端子及和该电压测量端子相连的电热管、温度传感器，电热管通过开关、导线和安装于箱体内的电源模块相连，温度传感器通过导线和安装于箱体上的另一个温度显示表203相连。两个电压测量端子的上、下位置相对应并且分别通过导线和箱体上的电压测量表202的电压输入端相连，本实施例中电压测量表202采用万能表。

工作过程：需要测试的热电材料呈长条的圆柱体，热电材料为碲化铋基热电材料。

一、先测其电导率。

1、用游标卡尺在圆柱体的上、中、下位置测试其直径D，取平均值。

2、将圆柱体的热电材料的一端顶在电导率测量装置的左电极，摇动摇柄，使滑动支承座向左滑动，直到右电极顶住热电材料的另一端，这样热电材料就被夹在左、右电极之间，接通箱体上低阻测量表的电源，给热电材料通电流。

3、拿取电压测量板，使其上的电压测量针和热电材料的测面接触，两个电压测量针之间的热电材料的电压输送给低阻测量表，低阻测量表上显示电阻值。接触热电材料的三个不同测面位置，读取三个电阻值，求平均值。

4、根据公式

，其中R为上面求出的平均电阻值、d为上面求出的平均直径值，L为两个电压测量针之间的间距，即为10cm，求出热电材料的电导率。

二、再测其温差电动势。

1、将圆柱体的热电材料放入温差电动势测量装置的定位凹槽内，使其侧面和位于定位凹槽槽底的电压测量端子接触。

2、打开开关，给电热管通电。

3、旋转手柄，使测量头下降，直到测量头上的电压测量端子也和热电材料的侧面接触。

4、箱体上的两个温度显示表分别显示热电材料的上、下侧面的温度值，箱体上的万用表显示电压值，不同的温差对应不同的电压值，从而获得热电材料的温差电动势。

Claims

1.一种热电材料测试仪，其特征在于包括工作台（100）及设于工作台（100）上的箱体（200）、电导率测量装置（1）和温差电动势测量装置（20），所述的箱体（200）的前面板上嵌装有低阻测量表（201）、电压测量表（202）和温度显示表（203），所述的低阻测量表（201）的电流输出端、电压输入端和电导率测量装置（1）电连接，所述的温差电动势测量装置（20）上设有电加热元件和温度传感器，所述的电加热元件和设于箱体（200）内的电源模块电连接，所述的温度传感器和温度显示表（203）电连接，所述的电压测量表（202）和温差电动势测量装置（20）电连接；所述的电导率测量装置（1）包括滑槽（2）和左电极（3）、右电极（4）以及一块绝缘的电压测量板（7），所述的滑槽（2）的一端设有固定支承座（5），滑槽（2）上设有滑动支承座（6），滑动支承座（6）和固定支承座（5）对称设置，左电极（3）、右电极（4）分别设在固定支承座（5）和滑动支承座（6）上，左电极（3）、右电极（4）分别通过导线和所述的低阻测量表（201）的两个电流输出端相连，所述的电压测量板（7）上设有两个间隔有一段距离的电压测量针（8），两个电压测量针（8）分别通过导线和所述的低阻测量表（201）的两个电压输入端相连；所述的温差电动势测量装置（20）包括底座（21）及与底座（21）垂直的支架（22），底座（21）上设有长条状的底面呈弧形的定位凹槽（23），定位凹槽（23）的槽底嵌装有一个电压测量端子（24），底座（21）内设有和该电压测量端子（24）相连的电加热元件和温度传感器，所述的支架（22）上设有升降装置及和升降装置相连的测量头（25），测量头（25）内设有另一个电压测量端子及和该电压测量端子相连的电加热元件、温度传感器，两个电压测量端子的上、下位置相对应并且分别通过导线和所述的电压测量表（202）的电压输入端相连。

2.根据权利要求1所述的热电材料测试仪，其特征在于所述的滑槽（2）上方设有和滑槽（2）平行的丝杆（9），丝杆（9）穿过所述的滑动支承座（6），丝杆（9）的一端和所述的固定支承座（5）相连，丝杆（9）的另一端穿出滑槽的端壁并且丝杆的这一端上连接有摇柄（10）。

3.根据权利要求1或2所述的热电材料测试仪，其特征在于所述的固定支承座（5）和滑动支承座（6）的相对侧面上嵌装有平面轴承（11），固定支承座（5）和滑动支承座（6）内均设有橡胶垫（12），橡胶垫（12）垫在平面轴承（11）的后面，两个平面轴承（11）的相对面上设有限位圈，所述的左电极（3）、右电极（4）分别设于左侧限位圈、右侧限位圈的底部。

4.根据权利要求1或2所述的热电材料测试仪，其特征在于所述的滑动支承座（6）的底面呈倒置的“几”字型，底面中间的下凸块（13）卡在所述的滑槽（2）内，下凸块（13）两侧的底面上设有凹槽（14），所述的凹槽（14）卡在滑槽（2）的侧壁上，所述的滑动支承座（6）上设有和滑槽（2）垂直的定位螺栓（15），定位螺栓（15）穿过所述的凹槽（14）。

5.根据权利要求1所述的热电材料测试仪，其特征在于所述的支架（22）顶部水平凸出形成横梁（26），横梁（26）位于定位凹槽（23）的上方，所述的升降装置包括设于支架（22）内的相啮合的齿轮和齿条（27），齿条（27）穿过横梁（26）并和所述的底座（21）垂直，所述的测量头（25）连接在齿条（27）尾端，所述的支架（22）的侧面设有和齿轮同轴相连的手柄（28）。

6.根据权利要求1或5所述的热电材料测试仪，其特征在于所述的电压测量表（202）为万能表。

7.根据权利要求1或5所述的热电材料测试仪，其特征在于所述的电加热元件为电热管。