CN107655928A - 一种大温差环境热电性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大温差环境热电性能测试装置，包括热源端、与热源端相对的冷源端和设置在热源端与冷源端上的用于测试热电性能参数的热电测试组件，还包括用于支撑热源端和冷源端的支架；支架上设置有导轨，使得热源端与冷源端相对距离可调节，从而可对各种大小尺寸的测试样品进行测试研究；所述热源端与冷源端分别用于产生高、低温，使得热源端与冷源端之间形成便于进行测试的大温差环境；该测试装置结构简单，可靠性高，成本低廉，可以应用于实验室等地方，不受测试环境限制。
Description
技术领域
本发明涉及热电性能测试领域，特别是一种大温差环境热电性能测试装置。
背景技术
热电性能测试主要包括热电材料性能测试和热电器件性能测试两类测试方法。热电材料性能测试侧重于材料的基本参数，如塞贝克系数，电导率及热导率。热电器件性能测试则侧重于测试最大输出功率，内阻及转换效率等参数。现有热电材料与器件性能测试研究通常都是分开研究，造成热电材料研究者往往只关注到热电材料的一些基本参数而不注意热电材料作为器件的潜在应用价值所需关注的综合因素；同样器件研究者往往也只是关注热电器件的应用参数，而不了解热电器件这些性能参数之间的相关性。
虽然热电材料与器件的性能测试所关心的参数有所区别，但这两类系统采集的原始数据是相似的，主要包括两端温度、热电势差、电阻率及热导率等参数。因此可根据实际热电材料与器件的具体工作场合，模拟其实际工作环境，进而测试其工况条件相关性能，有利于加快热电材料到热电器件的综合性能优化研究。当前热电器件无论应用于热电制冷用，还是作为余热发电，都将面临在大温差条件下应用，在应用之前需要对热电材料或热电器件进行热电性能测试，而测试环境各种受限，且条件恶劣，不便于开发人员进行测试研究。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大温差环境热电性能测试装置，使用该装置模拟大温差工况，便于研发人员测试热电材料或热电器件在大温差环境下的热电性能，从而对其进行性能优化，可作为现有热电材料性能测试装置和热电器件性能测试装置的有利补充。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
一种大温差环境热电性能测试装置，包括热源端和与热源端相对的冷源端，还包括用于支撑热源端和冷源端的支架；所述热源端与冷源端分别用于产生高、低温，使得热源端与冷源端之间形成便于进行测试的大温差环境。
进一步，所述支架包括基板、设置在基板上的连接柱和设置在连接柱上的源端支架。连接柱将冷源端和热源端关联了起来。
进一步，所述连接柱上设置有导轨，所述导轨轴线与连接柱轴线平行，所述源端支架设置在导轨上且可沿导轨轴线进行移动。导轨使得冷源端和热源端相对距离可调节从而使得该测试装置适应于各大小尺寸测试样品。
进一步，所述热源端和冷源端中的一种源端固定设置在基板上，另一种源端设置在源端支架上与前一种源端相对，所述源端支架带动其上的源端沿导轨轴线移动从而调节热源端与冷源端之间的距离。冷源端和热源端相对，使它们之间的空间形成大温差环境。
进一步，所述热电测试组件包括用于测试电性能参数的热源端电极和冷源端电极，还包括用于测试热性能参数的热源端热电偶和冷源端热电偶。
进一步，所述热源端包括加热丝和覆盖在加热丝周围的用于蓄热和稳定热源端温度的金属蓄热块，所述热源端电极覆盖在金属蓄热块与冷源端相对的一面上，用于保证热源端与测试样品电接触，所述金属蓄热块其他面覆盖有用于防止金属蓄热块与外界进行热传递的热源端隔热层；所述热源端热电偶设置在热源端电极上，用于测试样品靠近热源端一侧的温度。热源端利用加热丝加热，由金属蓄热块蓄热保证热源端温度，使热源端形成高温环境。
进一步，所述冷源端包括半导体热电制冷片，所述半导体热电制冷片的冷端与用于蓄冷和稳定冷源端温度的金属蓄冷块的一端接触，所述冷源端电极覆盖在金属蓄冷块的另一端，用于保证冷源端与测试样品电接触良好，所述冷源端热电偶设置在冷源端电极上，用于测试样品靠近冷源端一侧的温度；所述半导体热电制冷片的热端设置有用于将半导体热电制冷片热端的热量散发出去的散热装置。冷源端利用半导体热电制冷片制冷，由散热装置加快散热保证冷源端温度，使冷源端形成低温环境与热源端的高温环境构成大温差环境。
进一步，所述热源端电极和冷源端电极为抗氧化金属电极。抗氧化金属电极使用寿命长且导电导热良好。
进一步，所述半导体热电制冷片周围除冷端和热端外均设置有用于隔绝半导体热电制冷片与外界进行热传递的冷源端隔热层。冷源端隔热层保证了冷源端的低温环境。
进一步，所述散热装置包括水冷装置和设置在水冷装置上的散热片；所述水冷装置包括散热单元和水循环单元。水冷装置使散热效果更佳。
进一步，所述水循环单元包括与半导体热电制冷片热端接触的水冷槽，与所述水冷槽连接的循环水导管，与循环水导管连接的潜水泵和水槽，所述潜水泵设置在水槽底部；所述散热单元包括覆盖在循环水导管外的散热器和设置在散热器一侧的散热风扇，所述水槽设置在散热器另一侧。水冷槽将半导体热电制冷片热端热量通过循环水导管传递到散热单元和水槽加快散热。
本发明的有益效果是：本发明采用的一种大温差环境热电性能测试装置，利用冷源端和热源端相对设置，冷源端产生低温，热源端产生高温，在两个源端之间形成一个大温差带的测试区，以实现热电材料和热电器件的大温差工况条件下的热电性能测试研究；且本发明结构简单，可靠性高，成本低廉，可以应用于实验室等地方，不会受测试研究环境限制。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是冷、热源端垂直方向设置的测试装置结构示意图；
图2是冷、热源端设置在水平方向的示意简图的俯视图。
具体实施方式
参照图1，本发明的一种大温差环境热电性能测试装置，包括热源端和与热源端相对的冷源端，还包括用于支撑热源端和冷源端的支架；热源端与冷源端分别用于产生高、低温，使得热源端与冷源端之间形成便于进行测试的大温差环境。
其中，支架包括基板31，基板31上固定设置有热源端，还包括竖立设置在基板31上的连接柱32和设置在连接柱32上的源端支架33，源端支架33上设置有冷源端；连接柱32上设置有导轨34，导轨34轴线与连接柱32轴线平行，源端支架33一端与导轨34连接且可带动冷源端沿导轨34轴线上下移动从而调节热源端与冷源端之间的距离；热源端和冷源端相对，使它们之间形成大温差环境的测试区；
热源端包括加热丝11，加热丝11周围覆盖有用于蓄热和稳定热源端温度的金属蓄热块12，金属蓄热块12上方覆盖有用于保证热源端与测试样品电接触的热源端电极13，热源端电极13上设置有用于测试样品靠近热源端处温度的热源端热电偶15；金属蓄热块12与基板31之间和金属蓄热块12四周均覆盖有用于防止金属蓄热块12与外界进行热传递的热源端隔热层14；热源端利用加热丝11加热，由金属蓄热块12蓄热保证热源端温度，使热源端保持高温环境；
冷源端包括半导体热电制冷片21，半导体热电制冷片21的冷端与用于蓄冷和稳定冷源端温度的金属蓄冷块22的一端接触，金属蓄冷块22的另一端覆盖有用于保证冷源端与测试样品电接触良好的冷源端电极23，冷源端电极23上设置有用于测试样品靠近冷源端处温度的冷源端热电偶24；半导体热电制冷片21周围除冷端和热端外均设置有用于隔绝半导体热电制冷片21与外界进行热传递的冷源端隔热层25，冷源端隔热层25保证了冷源端的低温环境。
半导体热电制冷片21的热端设置有用于将半导体热电制冷片21热端的热量及时散发出去的散热装置；冷源端利用半导体热电制冷片21制冷，由散热装置加快散热保证冷源端温度，使冷源端形成低温环境与热源端的高温环境构成大温差环境；具体的，热源端电极13和冷源端电极23为使用寿命长且导电导热良好的抗氧化金属电极；
其中，散热装置包括设置在半导体热电制冷片21热端的水冷槽42，水冷槽42用于将半导体热电制冷片21热端散发的热量带走，水冷槽42上方覆盖有散热片41，用以加快水冷槽42中热量的散发；水冷槽42还通过一根循环水导管43与一个水槽45相连，具体是与设置在水槽45中底部的潜水泵44相连，潜水泵44用于提供使水冷槽42与水槽45中冷热水循环的动力；循环水导管43外还包裹有散热器46，散热器46侧边安装有加快散热的散热风扇47。
使用该大温差环境热电性能测试装置时，调整设置有冷源端的源端支架33位置，使其与热源端之间留出合适距离，然后将待测样品5置于热源端电极13上，并使待测样品5与热源端电极13紧密接触，再次调整源端支架33位置，使冷源端电极23与待测样品5紧密接触，然后通电打开所有开关，使加热丝11开始加热，使半导体热电制冷片21开始制冷，使散热装置开始运行，从而在热源端和冷源端之间形成大温差环境测试区，之后利用测试工具对待测样品进行测试研究。
需要说明的是，以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围；例如热源端和冷源端位置可以互换，冷源端固定在基板31上，热源端设置在可移动的源端支架33上；热源端和冷源端也可以均设置在水平面上，如图2的简图所示，图2仅为描述热源端和冷源端位置关系，其结构及未画出部分与图1中结构相同，不再赘述。
Claims (10)
1.一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：包括热源端、与热源端相对的冷源端和设置在热源端与冷源端上的用于测试热电性能参数的热电测试组件；还包括用于支撑热源端和冷源端的支架；所述热源端与冷源端共同作用形成便于进行测试的温差环境。
2.根据权利要求1所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述支架包括基板(31)、设置在基板(31)上的连接柱(32)和设置在连接柱(32)上的源端支架(33)。
3.根据权利要求2所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述连接柱(32)上设置有导轨(34)，所述导轨(34)轴线与连接柱(32)轴线平行，所述源端支架(33)设置在导轨(34)上且可沿导轨(34)轴线进行移动。
4.根据权利要求3所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述热源端和冷源端中的一种源端固定设置在基板(31)上，另一种源端设置在源端支架(33)上，所述源端支架(33)带动其上的源端沿导轨(34)轴线移动从而调节热源端与冷源端之间的距离。
5.根据权利要求4所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述热电测试组件包括用于测试电性能参数的热源端电极(13)和冷源端电极(23)，还包括用于测试热性能参数的热源端热电偶(15)和冷源端热电偶(24)。
6.根据权利要求5所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述热源端包括加热丝(11)和覆盖在加热丝(11)周围的用于蓄热和稳定热源端温度的金属蓄热块(12)，所述热源端电极(13)覆盖在金属蓄热块(12)与冷源端相对的一面上，所述金属蓄热块(12)其他面覆盖有用于防止金属蓄热块(12)与外界进行热传递的热源端隔热层(14)；所述热源端热电偶(15)设置在热源端电极(13)上。
7.根据权利要求6所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述冷源端包括半导体热电制冷片(21)和与半导体热电制冷片(21)冷端接触的用于蓄冷和稳定冷源端温度的金属蓄冷块(22)，所述冷源端电极(23)覆盖在金属蓄冷块(22)靠近热源端的一面上，所述冷源端热电偶(24)设置在冷源端电极(23)上。
8.根据权利要求7所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述半导体热电制冷片(21)的热端设置有用于将半导体热电制冷片(21)热端的热量散发出去的散热装置。
9.根据权利要求8所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述散热装置包括水冷装置和设置在水冷装置上的散热片(41)；所述水冷装置包括散热单元和水循环单元。
10.根据权利要求9所述的一种大温差环境热电性能测试装置，其特征在于：所述水循环单元包括与半导体热电制冷片(21)热端接触的水冷槽(42)、与所述水冷槽(42)连接的循环水导管(43)、与循环水导管(43)连接的潜水泵(44)和水槽(45)，所述潜水泵(44)设置在水槽(45)底部；所述散热单元包括覆盖在循环水导管(43)外的散热器(46)和设置在散热器(46)旁的散热风扇(47)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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