CN103257052B - 一种多级热电致冷器参数真空测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对多级热电致冷器参数真空测试的装置，包括真空腔体、真空泵、水冷头、温控冷却水循环装置、加热电阻模块、冷端测温电阻、热端测温电阻、直流电源、数据处理和显示模块。真空腔体上设有抽真空阀门和放气阀门，真空腔体与水冷头通过真空橡皮圈和连接螺丝密封。热电致冷器热端通过水冷头和温控冷却水循环装置实现散热和温度控制，数据处理和显示模块对装置中各设备进行实时控制、数据处理和结果显示。通过本装置可得到多级热电致冷器电流-电压响应关系，电流-制冷量关系，不同散热条件下热电致冷器制冷效率等参数，本装置结构简单，操作方便，测量精度高，并可有效避免热电致冷器大温差测试过程中易引起冷端结露的现象。

Description

一种多级热电致冷器参数真空测试装置

技术领域

本发明涉及一种热电致冷器参数测试的装置，特别是多级热电致冷器大温差测试时所需的真空测试装置。

背景技术

热电致冷器由于体积小、无噪声、温度可调、控温精确等优点已在军事、医疗、航空航天等领域获得广泛应用。根据最大致冷温差不同，热电致冷器可分为一级、二级甚至多级。目前单级热电致冷器冷量确定主要通过简单的参数测量和理论计算得出，而多级热电致冷器由于涉及参数多、计算复杂，计算结果往往偏差很大。目前针对热电致冷器测试装置的报道较少，如有一份中国发明专利申请号为201110173246.5，申请日期为2011年6月25日，发明名称为一种热电致冷器冷量测量装置，发明了一种无需理论计算的冷量测试装置，但测试装置的测试环境为空气环境，在大温差条件下由于冷端温度很低往往会出现结露现象，而且其冷量测试范围为10W～50W，测试量程范围小，不适合于多级热电致冷器参数的测定。

发明内容

本发明目的在于提供一种多级热电致冷器参数测试的装置，解决多级热电致冷器在使用、验收过程中性能参数难以确定，直接测试易结露、结果不准确的问题。

一种多级热电致冷器参数真空测试装置，包括真空腔体1、真空泵2、水冷头6、温控冷却水循环装置5、加热电阻模块11、冷端测温电阻12、热端测温电阻13、直流电源3、数据处理和显示模块4。真空腔体1内壁进行抛光或镀高反射率镀层处理，以降低表面反射率。真空腔体1上设有抽真空阀门15和放气阀门9，抽真空阀门15与真空泵2相连接，可以对真空腔体1进行抽真空处理。真空腔体1与水冷头6通过真空橡皮圈8和连接螺丝16密封。水冷头6内设置水冷导管7，并与温控冷却水循环装置5相连，温控冷却水循环装置5可控制水冷头6温度，以保证热电致冷器10测试过程中热面温度的均一性和可调节性。热电致冷器10安装在加热电阻模块11和水冷头6之间，接触面之间的缝隙用高效导热脂填充。水冷头6上热电致冷器10的安装面和加热电阻模块11表面分别安装热端测温电阻12和冷端测温电阻13。加热电阻模块11尺寸需比热电致冷器10冷端面积稍大或相当，外表面需抛光或镀高反射率镀层处理。加热电阻模块11和热电致冷器10的正负极通过真空插座14与直流电源3连接。数据处理和显示模块4与装置中的热端测温电阻13、冷端测温电阻12、直流电源3、温控冷却水循环装置5相互连接，对各设备进行实时控制，以及进行数据处理和结果显示。

多级热电致冷器参数真空测试装置，在测试过程中，热电致冷器10热负载主要由加热电阻模块11产生的焦耳热和漏热组成。漏热包括对流漏热、辐射漏热和传导漏热。由于在测试过程中首先需对真空腔体1进行抽真空处理，对流漏热很小，真空腔体1内壁、水冷头6内侧表面和加热电阻模块11外表面均采取抛光或镀高反射率镀层处理，辐射漏热影响很小，加热电阻模块11与热电致冷器10冷端通过高效导热脂粘结，无其他固定连接，传导漏热可以忽略，总系统漏热可小于0.1W。因此，在控制热电致冷器10热端温度的前提下，加热电阻模块11产生的焦耳热可以较准确的反映多级热电致冷器10在特定散热条件下的制冷量。同时，通过直流电源3和数据处理模块4可以获得热电致冷器10电流、电压参数；通过测温电阻可以获得热电致冷器冷端和热端温度；通过温控冷却水循环装置5可以设置水冷头6温度，模拟不同工作环境下热电致冷器的使用状况。

本发明有两个显著特点：一是适用范围大、测试参数多。可以进行一级热电致冷器小温差条件下的测试，也可进行二级或多级热电致冷器在大温差条件下的测试。由于测试腔体为真空环境，可以有效避免大温差测试时热电致冷器冷端表面易结露的问题。可获得热电致冷器电流-电压响应关系，电流-制冷量关系，温差-制冷量关系，不同散热条件下热电致冷器制冷效率等参数。二是结构简单、操作方便、准确度高。结构采用模块化设计，冷却水模块、电源、真空泵均为成熟产品，采购和组装方便。装置腔体的真空环境和局部表面处理可以有效避免系统漏热所引起的测量误差，测试结果可直接通过电脑采集并直观显示，无需复杂计算，过程简洁。

附图说明

图1一种多级热电致冷器参数真空测试装置示意图；

1真空腔体2真空泵3直流电源4数据处理和显示模块5温控冷却水循环装置6水冷头7水冷导管8真空橡皮圈9放气阀门10热电致冷器11加热电阻模块12冷端测温电阻13热端测温电阻14真空插座15抽真空阀门16连接螺丝。

具体实施方式：

一种多级热电致冷器参数真空测试装置，包括真空腔体1、真空泵2、水冷头6、温控冷却水循环装置5、加热电阻模块11、冷端测温电阻13、热端测温电阻12、直流电源3、数据处理和显示模块4。真空腔体1采用不锈钢材料，内壁抛光处理。真空腔体1左右侧分别设置放气阀门9和抽真空阀门15，抽真空阀门15与真空泵2相连接。真空腔体1与水冷头6通过真空橡皮圈8和连接螺丝16密封。水冷头6内设置水冷导管7，并与温控冷却水循环装置5相连。热电致冷器10安装在加热电阻模块11和水冷头6之间，接触面之间的缝隙用高效导热脂填充。水冷头6上热电致冷器10的安装面和加热电阻模块11表面分别安装测温铂电阻。加热电阻模块11采用抛光紫铜外壳内贴加热电阻片来实现，尺寸与热电致冷器10冷端面积相当。加热电阻模块11和热电致冷器10的正负极通过真空插座14与直流电源3连接。数据处理和显示模块4与装置中的测温铂电阻、直流电源3、温控冷却水循环装置5相互连接，对各设备进行实时控制，以及进行数据处理和结果显示。

Claims (5)

1.一种多级热电致冷器参数真空测试装置，包括真空腔体（1）、真空泵（2）、水冷头（6）、温控冷却水循环装置（5）、加热电阻模块（11）、冷端测温电阻（12）、热端测温电阻（13）、直流电源（3）及数据处理和显示模块（4），其特征在于：所述的真空腔体（1）上设有抽真空阀门（15）和放气阀门（9），抽真空阀门（15）与真空泵（2）相连接；真空腔体（1）与水冷头（6）通过真空橡皮圈（8）和连接螺丝（16）密封；水冷头（6）内设置水冷导管（7），并与温控冷却水循环装置（5）相连，水冷头（6）上靠近热电致冷器（10）位置和加热电阻模块（11）上分别安装热端测温电阻（13）和冷端测温电阻（12）；加热电阻模块（11）和热电致冷器（10）的正负极通过真空插座（14）与直流电源（3）连接；数据处理和显示模块（4）和装置中的热端测温电阻（13）、冷端测温电阻（12）、直流电源（3）、温控冷却水循环装置（5）相互连接，对各设备进行实时控制，以及进行数据处理和结果显示。

2.根据权利要求1所述的多级热电致冷器参数真空测试装置，其特征在于所述的真空腔体（1）内壁表面抛光或镀高反射率镀层。

3.根据权利要求1所述的多级热电致冷器参数真空测试装置，其特征在于所述的水冷头（6）上的热电致冷器（10）安装表面抛光或镀高反射率镀层。

4.根据权利要求1所述的多级热电致冷器参数真空测试装置，其特征在于所述的加热电阻模块（11）表面抛光或镀高反射率镀层。

5.根据权利要求1所述的多级热电致冷器参数真空测试装置，所述的热电致冷器（10）安装在加热电阻模块（11）和水冷头（6）之间，接触面之间的缝隙填充有高效导热脂。