CN113805037A - 温差发电芯片的测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温差发电芯片的测试装置及测试方法，装置中，热流传感器支承于水冷底板，其上表面导热连接温差发电芯片以测量流过温差发电芯片的热流量；测温铜片设在真空腔体内，测温铜片接触温差发电芯片以测量温差发电芯片热端温度，加热片发热并导热连接温差发电芯片的热端，加热片位于测温铜片和隔热块之间；加压系统提供预定压力以减小温差发电芯片界面间的接触热阻，红外热像仪设在真空腔体外且朝向观察窗以测量温差发电芯片两端温度并生成温差发电芯片的温度分布；处理单元连接并调节直流电源、加压系统、热流传感器、制冷系统和加热系统以生成温差发电芯片的电学数据、预定压力、第一温度、第二温度和热流量。
Description
技术领域
本发明涉及温差发电技术领域，尤其涉及一种温差发电芯片的测试装置及测试方法。
背景技术
随着世界工业的迅速发展，能源危机和环境问题日益凸显。而温差发电技术根据热电材料的塞贝克效应，直接将热能转化为电能，是一种绿色环保的发电技术，在余热利用和新能源领域具有巨大的发展潜力。
由热电材料构成的温差发电芯片的发电性能对温差发电技术的发展具有重要影响。评价温差发电芯片的发电性能，需要利用测试装置，给温差发电芯片两端建立温差，并连接输出负载，从而测试温差发电芯片的相关性能参数，如输出电压、电流、热流、功率以及转换效率等。评价温差发电芯片的使用寿命，需要对其进行老化试验。
目前的温差发电芯片的测试装置，测试器件的尺寸受限；对于非标准的小尺寸温差发电芯片无法准确测量到温差发电芯片两端的温度；连接的输出负载没有完全达到短路和开路的负载条件；在高温测试条件下，冷端温度上升，温差发电芯片两端没有达到足够大的温差；没有关于各接触面间的接触热阻的定量分析。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种温差发电芯片的测试装置及测试方法，可以针对各种尺寸的标准或非标准温差发电芯片，测试其在真空、大温差条件下的温差发电芯片的性能。该测试装置可以准确的模拟开路、短路及各种输出负载；同时定量的分析温差发电芯片内部及各界面间的接触热阻；对于不同尺寸的温差发电芯片施加不同的安装压力并对施加的压力进行测量。本装置可以对温差发电芯片进行恒温差、热循环老化试验。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种温差发电芯片的测试装置包括，
真空腔体，其连接真空泵以提供测试环境，所述真空腔体的侧面设有观察窗；
温差发电芯片，其设在所述真空腔体内，
直流电源，其设在所述真空腔体外，直流电源连接所述温差发电芯片的正负极，
制冷系统，其为温差发电芯片的冷端提供不同的第一温度，制冷系统包括，
水冷底板，其设在所述真空腔体内，
冷水机，其设在所述真空腔体外且液体连通所述水冷底板以构成水路；
热流传感器，其支承于所述水冷底板，其上表面导热连接温差发电芯片以测量流过温差发电芯片的热流量；
加热系统，其为温差发电芯片的热端提供不同的第二温度，其包括，
测温铜片，其设在所述真空腔体内，测温铜片接触所述温差发电芯片以测量温差发电芯片热端温度，
隔热块，其设在所述真空腔体内，
加热片，其发热并导热连接所述温差发电芯片的热端，所述加热片位于所述测温铜片和隔热块之间；
加压系统，其提供预定压力以减小温差发电芯片界面间的接触热阻，其包括，
压杆，其设在所述真空腔体内，所述压杆连接所述隔热块，
气缸，其设在所述真空腔体外，所述气缸连接且致动压杆；
红外热像仪，其设在所述真空腔体外且朝向所述观察窗以测量温差发电芯片两端温度并生成温差发电芯片的温度分布；
处理单元，其连接并调节所述直流电源、加压系统、热流传感器、制冷系统和加热系统以生成温差发电芯片的电学数据、预定压力、第一温度、第二温度和热流量。
所述的一种温差发电芯片的测试装置中，所述处理单元连接所述红外热像仪，基于温度分布和热流量生成温差发电芯片界面间的接触热阻。
所述的一种温差发电芯片的测试装置中，所述真空腔体通过波纹管连接真空泵，腔体侧壁设有连接循环水的水路通道以调节测试环境的环境温度。
所述的一种温差发电芯片的测试装置中，所述加热片连接PID温控器以调节热端温度。
所述的一种温差发电芯片的测试装置中，所述测温铜片为T型结构，T型结构的表面铣槽，中间打孔插入第三温度传感器，T型结构的测温点直接接触温差发电芯片的热端表面。
所述的一种温差发电芯片的测试装置中，所述热流传感器的两端打孔以插入第一温度传感器和第二温度传感器。
所述的一种温差发电芯片的测试装置中，所述第一温度传感器、第二温度传感器和/或第三温度传感器为铠装式热电偶。
所述的一种温差发电芯片的测试装置中，所述水冷底板为凸台结构，其内部设有S型水路。
一种所述温差发电芯片的测试装置的测试方法包括以下步骤，
真空腔体抽真空，或者充入惰性气体或空气以提供真空、惰性气体或空气的测试环境，加压系统施加预定压力使得压杆压紧所述隔热块，加热系统加热为温差发电芯片的热端提供不同的第二温度，热量由加热系统传递至温差发电芯片，然后流过热流传感器，最后流入制冷系统；
测温铜片测量温差发电芯片的热端温度，基于热流传感器的热流量加上热流传感器和温差发电芯片接触热阻引起的温差得到温差发电芯片的冷端温度；
调节直流电源的输出电流以改变温差发电芯片的负载电压，输出电流调节为零时，负载条件为开路以测得温差发电芯片的开路电压值；调节直流电源使输出电压为零时，负载条件为短路以测得温差发电芯片的短路电流值；调节直流电源测得温差发电芯片的负载电流工，通过数据采集器测得温差发电芯片的输出电压U，温差发电芯片的输出功率P＝U×I；热流传感器测量流出温差发电芯片的热流量Q，测量温差发电芯片的输出功率为P，温差发电芯片的效率为
所述的测试方法中，加热系统加热为温差发电芯片的热端提供恒定的第二温度，制冷系统为温差发电芯片的冷端提供恒定的第一温度，测试温差发电芯片恒温差老化程度，或者，控制加热片循环导通使得温差发电芯片热端温度循环上升下降，制冷系统控制温差发电芯片冷端提供恒定的第一温度，测试温差发电芯片热循环。
在上述技术方案中，本发明提供的一种温差发电芯片的测试装置，具有以下有益效果：本发明利用真空泵和真空腔体为温差发电芯片测试提供真空环境，减小热对流的影响；可以根据不同尺寸的温差发电芯片定量的施压合适的压力；并且能够为温差发电芯片提供大温差的测试条件；通过热流传感器准确的测量流过温差发电芯片的热流；同时利用红外热像仪，观测温差发电芯片的温度分布并定量分析温差发电芯片中和界面间的接触热阻；利用直流电源能够准确的模拟开路、短路及各种负载条件。本发明装置，适用于各种尺寸的非标准温差发电芯片输出性能，能够定量的针对不同尺寸的温差发电芯片施加合适的压力，可以模拟开路、短路及各种负载值，并提供可调节的大温差测试环境。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实例1所述的一个用于大尺寸温差发电芯片性能测试装置的结构示意图；
图2为实例2所述的一个用于小尺寸温差发电芯片性能测试装置的结构示意图；
图3为本发明中测温铜片的结构示意图；
图4为本发明中水冷底板的结构示意图；
图5为本发明中另一个实施例的水冷底板的结构示意图；
图6为本发明中测试电路原理图；
图中标记说明：1-空气压缩机，2-气管，3-汽缸，4-真空腔体，5-接线口，6-PID温控器，7-直流电源，8-数据采集器，9-真空泵，10-波纹管，11-水管，12-冷水机，13-压杆，14-隔热块，15加热片，16-测温铜片，17-温差发电芯片，18-热流传感器，19-水冷底板，20-观察窗，21-红外热像仪，22-加压螺丝，23-支撑螺杆，24-固定钢板，25-上弹簧套，26-加压弹簧，27-下弹簧套，28-压力传感器，29-平衡钢板，30-调平弹簧，31-调平螺母。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图1至图6，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
在一个实施例中，如图1至图5所示，一种温差发电芯片的测试装置包括，
真空腔体4，其连接真空泵9以提供测试环境，所述真空腔体4的侧面设有观察窗20；
温差发电芯片17，其设在所述真空腔体4内，
直流电源7，其设在所述真空腔体4外，直流电源7连接所述温差发电芯片17的正负极，
制冷系统，其为温差发电芯片17的冷端提供不同的第一温度，制冷系统包括，
水冷底板19，其设在所述真空腔体4内，
冷水机，其设在所述真空腔体4外且液体连通所述水冷底板19以构成水路；
热流传感器18，其支承于所述水冷底板19，其上表面导热连接温差发电芯片17以测量流过温差发电芯片17的热流量；
加热系统，其为温差发电芯片17的热端提供不同的第二温度，其包括，
测温铜片16，其设在所述真空腔体4内，测温铜片16接触所述温差发电芯片17以测量温差发电芯片17热端温度，
隔热块14，其设在所述真空腔体4内，
加热片15，其发热并导热连接所述温差发电芯片17的热端，所述加热片15位于所述测温铜片16和隔热块14之间；
加压系统，其提供预定压力以减小温差发电芯片17界面间的接触热阻，其包括，
压杆13，其设在所述真空腔体4内，所述压杆13连接所述隔热块14，气缸，其设在所述真空腔体4外，所述气缸连接且致动压杆13；
红外热像仪21，其设在所述真空腔体4外且朝向所述观察窗20以测量温差发电芯片17两端温度并生成温差发电芯片17的温度分布；
处理单元，其连接并调节所述直流电源7、加压系统、热流传感器18、制冷系统和加热系统以生成温差发电芯片17的电学数据、预定压力、第一温度、第二温度和热流量。
所述的一种温差发电芯片的测试装置的优选实施例中，所述处理单元连接所述红外热像仪21，基于温度分布和热流量生成温差发电芯片17界面间的接触热阻。
所述的一种温差发电芯片的测试装置的优选实施例中，所述真空腔体4通过波纹管10连接真空泵9，腔体侧壁设有连接循环水的水路通道以调节测试环境的环境温度。
所述的一种温差发电芯片的测试装置的优选实施例中，所述加热片15连接PID温控器6以调节热端温度。
所述的一种温差发电芯片的测试装置的优选实施例中，所述测温铜片16为T型结构，T型结构的表面铣槽，中间打孔插入第三温度传感器，T型结构的测温点直接接触温差发电芯片17的热端表面。
所述的一种温差发电芯片的测试装置的优选实施例中，所述热流传感器18的两端打孔以插入第一温度传感器和第二温度传感器。
所述的一种温差发电芯片的测试装置的优选实施例中，所述第一温度传感器、第二温度传感器和/或第三温度传感器为铠装式热电偶。
所述的一种温差发电芯片的测试装置的优选实施例中，所述水冷底板19为凸台结构，其内部设有S型水路。
在一个实施例中，通过调节直流电源7的电流以模拟开路、短路及负载条件。
在一个实施例中，测试装置包括真空腔体4、加热系统、制冷系统、加压系统、热流传感器18、红外热像仪21。所述真空腔体4配合真空泵9为温差发电芯片17测试提供真空环境，避免了空气热对流的影响；所述加热系统与制冷系统为温差发电芯片17两端提供从低温到高温的不同温差；所述的加压系统针对不同尺寸的温差发电芯片17，定量的提供不同压力以减小界面间的接触热阻；所述热流传感器18精确测量流过温差发电芯片17的热流；所述红外热像仪21可以直接的测量温差发电芯片17两端温度，观测温差发电芯片17的温度分布，从而定量分析界面间的接触热阻。
在一个实施例中，所述真空腔体4的侧面留有锗玻璃观察窗20，可以使红外热像仪21观测内部装置的温度分布，同时侧面留有接线口，令温度传感器及导线穿过真空腔体4连接外部设备。所述真空腔体4为方形真空腔体4。
在一个实施例中，所述加热系统为一体化结构，其包括高温加热片15、测温铜片16、隔热块14，在隔热块14与测温铜片16对应位置设置固定孔，夹持高温加热片15并用固定螺丝固定。所述隔热块14采用耐高温、导热系数小、抗压强度大的材料制作，如玻璃纤维、树脂等复合材料；通过设计其形状，制作热阻大，隔热性能好的隔热模块。所述测温铜片16设计为T型结构，其下半部面积适应各种尺寸的温差发电芯片17调整；其中间设计有槽与孔，用于放置测温温度传感器，可以使温度传感器直接测量温差发电芯片17热端温度。
在一个实施例中，所述制冷系统由冷水机和水冷底板19组成，设计凸台状、内部有S型水路的底板，可以有效的提高底板的冷却性能，提供给温差发电芯片17冷端更低的温度。
在一个实施例中，所述加压系统有两种方式，可以满足各种尺寸的标准和非标准的温差发电芯片17不同的压力需求。对于大尺寸温差发电芯片17，可以采用空气压缩机配合汽缸给温差发电芯片17施加压力，通过空气压缩机的压强表准确的读取施加的压力；对于小尺寸温差发电芯片17，通过加压螺丝给温差发电芯片17施加压力，并从压力传感器准确读取压力值。
在一个实施例中，所述直流电源7连接温差发电芯片17，可以精确地模拟开路、短路及各种负载值。所述数据采集器8用于采集温差发电芯片17的输出电压和温度传感器的温度信号。所述红外测温仪用于观测温差发电芯片17的温度分布和各界面间的接触热阻。
在一个实施例中，所述的真空腔体4给温差发电芯片的测试提供真空环境；所述加热系统给温差发电芯片提供热端高温温度；所述制冷系统给温差发电芯片提供冷端低温温度；所述加压系统使加热系统、温差发电芯片17、热流传感器18、制冷系统之间充分接触，减小接触热阻；所述热流传感器18放置于温差发电芯片的冷端，可以精确的测量流过温差发电芯片的热流量；所述红外热像仪21可以观测温差发电芯片表面温度分布，测量界面间的接触热阻。所述真空腔体4，通过波纹管10连接真空泵9将腔体内部抽真空；腔体侧壁设有水路通道，连接循环水，保证腔体内部的测温环境，避免环境温度对芯片测试的影响；腔体侧面设置有观察窗20用于红外热像仪21透过腔体观察温差发电芯片以及各界面间的温度。
在一个实施例中，所述的加热系统由高温加热片15、测温铜片16、隔热块14组成。所述加热系统由PID温控器6控制高温加热片15的导通，来控制加热温度。所述测温铜片16打孔插入温度传感器用于测量温差发电芯片17热端温度，测温铜片16的结构为T型结构，如图3所示，其下部的面积可根据温差发电芯片17的尺寸进行更换，可适用各尺寸的温差发电芯片。所述隔热块14用于将加热片15与加压系统间隔，其隔热材料耐高温、热导率低、抗压强度高。测温铜片16、隔热块14由耐高温螺丝连接固定，中间夹持高温加热片15，作为一体化的加热系统。所述的制冷系统由冷水机12通过水管11连接至水冷底板19。冷水机与水路中的冷却液体采用耐低温的防冻液。在一个实施例中，如图4所示，所述水冷底板19，由腔体底板19-3、凸台19-2、水路19-1、水管通道19-4组成，腔体底板19-3用于连接真空腔体，凸台19-2用于抬升水路19-1减小环境温度对低温冷却液的影响；水路19-1内部设计有S型的水路，能够大幅提升水冷性能。所述水冷底板19将水路19-1抬升至真空腔体4内部，提升了制冷系统的性能，同时保证了腔体的密闭环境。所述的加压系统针对大尺寸和小尺寸温差发电芯片有两种形式。所述大尺寸温差发电芯片的加压系统是空气压缩机1通过气管2连接至汽缸3，通过将压缩空气送至汽缸3使其推动压杆13压紧温差发电芯片。所述小尺寸温差发电芯片的加压系统是由固定钢板24、加压螺丝22、上弹簧套25、下弹簧套27、加压弹簧26、压力传感器28、平衡钢板29、支撑螺杆23组成。所述固定钢板24固定在四个支撑螺杆23上，加压螺丝22通过固定钢板24中心的螺纹孔，给加压弹簧26施加压力；所述加压弹簧26通过上弹簧套25承受加压螺丝22的压力，通过下弹簧套27将压力传导至压力传感器28。所述平衡钢板29上面放置压力传感器28，四周打孔穿过支撑螺杆23，下方通过螺丝与加热系统连接固定构成一体化系统，四周用调平螺母31和调平弹簧30调节平衡钢板29使一体化系统与温差发电芯片17平行接触，保证均匀的施加压力。
在一个实施例中，所述热流传感器18放置于温差发电芯片17冷端与制冷系统之间，测量流过温差发电芯片17。所述热流传感器18温差较小，可以保证热电器件冷端温度较低。所述热流传感器18冷热端打孔，插入温度传感器测量冷热端温度，得到相应热流，其尺寸可根据温差发电芯片17的尺寸更换。所述红外热像仪21透过真空腔体侧面的观察窗20，观测温差发电芯片17的温度分布，并且可以测量各接触面两端的温度，结合热流传感器18测的热流，可以得到热电器件的接触热阻和各界面间的热阻。所述直流电源7连接温差发电芯片17，通过调节直流电源的电流，可以准确的模拟开路、短路及各种负载条件。所述数据采集器8用于采集温差发电芯片17的输出电压，以及各温度传感器的温度信号。
实例1
如图1所示，一种温差发电芯片性能测试装置，包括真空腔体4、加热系统、制冷系统、加压系统、热流传感器18、红外热像仪21。
所述方形真空腔体4侧面开设有接线口5、锗玻璃观察窗20。腔体下部与水冷底板19连接，上部与汽缸3相连。真空泵9通过波纹管10连接真空腔体4抽真空，从而提供一个真空测试环境。
所述制冷系统是冷水机12通过水管连接至水冷底板19，所述水冷底板19下部有进水口、出水口通过水管连接冷水机12，上半部分为凸台状的水路，有利于水路中的制冷液体将流过温差发电芯片的热量充分吸收，提供更低的冷端温度。
进一步，水冷底板19上方放置热流传感器18，在这两者的接触面间填充高导热系数的材料，可以有效的降低接触热阻。如石墨纸、导热硅脂等。
所述热流传感器18由已知热导率的材料组成，如铜、钠钙玻璃等。在热流传感器的两端打孔，插入第一温度传感器、第二温度传感器，由所测得温度和已知材料的热导率、尺寸可以得出流过热流传感器的热流。温度传感器经过接线口5连接至数据采集器8，记录温度热流传感器的尺寸可以根据所测试的温差发电芯片更换。
进一步，热流传感器18上面放置需要测量的温差发电芯片17，两者接触面间填充高导热系数的材料，如石墨纸、导热硅脂等。
进一步，温差发电芯片17上方安装加热系统，两者接触面间也填充高导热系数的材料，以减小界面间的接触热阻。
所述加热系统由测温铜片16与隔热块14通过螺丝连接，中间加紧高温加热片15。所述测温铜片16采用导热性优异的紫铜，铜片下部的截面由所测的温差发电芯片17尺寸决定，适用于各非标准尺寸的温差发电芯片。测温铜片16上表面铣槽，中心打两个通孔，如图3两个孔内放置第三温度传感器、第四温度传感器，第三温度传感器连接PID温控器6反馈温差发电芯片热端温度，从而精准控温，第四温度传感器连接数据采集器8，用于测量温差发电芯片热端温度。所述加热片15采用氮化硅高温加热片，最高温度可达1200℃。所述隔热块采用耐高温、导热系数小、抗压强度大、易加工的隔热材料如云母、树脂、玻璃纤维等复合材料。其导热系数可达0.25W/mK。
进一步，加压系统由空气压缩机1通过气管2连接汽缸3，通过将压缩空气送至汽缸3使其推动压杆13使压杆13顶到加热系统，从而给温差发电芯片施加压力。
进一步，温差发电芯片17的正负极通过导线，连接直流电源7，并连接数据采集器8测量输出电压。所述直流电源7调节输出电流为零模拟负载开路，调节输出电流使温差发电芯片的输出电压为零模拟负载短路，有效的弥补了电子负载等无法达到完全开路、短路的缺陷。
所述红外热像仪21，透过真空腔体4侧面的锗玻璃观察窗20，观察温差发电芯片的温度分布，可以直接测量温差发电芯片两端的温度，可以结合热流计算出各界面间的接触热阻。
实例2
如图2，本实例与实例1的区别在于，本实例适用于小尺寸温差发电芯片的测试，由于小尺寸器件的承压能力不强，所以本实例设计了适应于小尺寸器件的加压系统。
所述水冷底板19设置有四个螺纹孔，用于固定四个支撑螺杆23。所述固定钢板24固定在四个支撑螺杆23上，加压螺丝22通过固定钢板24中心的螺纹孔，给加压弹簧26施加压力；所述加压弹簧26通过上弹簧套25承受加压螺丝22的压力，通过下弹簧套27将压力传导至压力传感器28。所述平衡钢板29上面放置压力传感器28，四周打孔穿过支撑螺杆23，下方通过螺丝与加热系统连接固定构成一体化系统，四周用调平螺母31和调平弹簧30调节平衡钢板29使一体化系统与温差发电芯片17平行接触，保证均匀的施加压力。
所述温差发电芯片的测试装置的测试方法包括以下步骤，
真空腔体4抽真空，或者充入惰性气体或空气以提供真空、惰性气体或空气的测试环境，加压系统施加预定压力使得压杆13压紧所述隔热块14，加热系统加热为温差发电芯片17的热端提供不同的第二温度，热量由加热系统传递至温差发电芯片17，然后流过热流传感器18，最后流入制冷系统；
测温铜片16测量温差发电芯片17的热端温度，基于热流传感器18的热流量加上热流传感器18和温差发电芯片17接触热阻引起的温差得到温差发电芯片17的冷端温度；
如图6所示，调节直流电源7的输出电流以改变温差发电芯片17的负载电压，输出电流调节为零时，负载条件为开路以测得温差发电芯片17的开路电压值；调节直流电源7使输出电压为零时，负载条件为短路以测得温差发电芯片17的短路电流值；调节直流电源7测得温差发电芯片17的负载电流I，通过数据采集器8测得温差发电芯片17的输出电压U，温差发电芯片17的输出功率P＝U×I；热流传感器18测量流出温差发电芯片17的热流量Q，测量温差发电芯片17的输出功率为P，温差发电芯片17的效率为
所述的测试方法的优选实施方式中，加热系统加热为温差发电芯片17的热端提供恒定的第二温度，制冷系统为温差发电芯片17的冷端提供恒定的第一温度，测试温差发电芯片17恒温差老化程度，或者，控制加热片15循环导通使得温差发电芯片17热端温度循环上升下降，制冷系统控制温差发电芯片17冷端提供恒定的第一温度，测试温差发电芯片17热循环。
本装置可在真空条件下，通过调节加热系统和制冷系统来控制温差发电芯片的冷热端温度，调节直流电源模拟温差发电芯片连接不同负载，调节加压组件控制施加在温差发电芯片上的压力，来测试不同条件下温差发电芯片的输出性能。利用红外热像仪测量温差发电芯片的温度分布以及各界面间的接触热阻。本装置可以测量不同尺寸的温差发电芯片，精确地控制及测量施加到器件上的压力，测量各界面的接触热阻，精准的模拟不同负载值、短路及开路的外接负载条件，从而测试温差发电芯片在不同温度、不同温差、不同负载条件下的输出电压、电流、功率及效率等参数。本装置可以对温差发电芯片进行老化试验。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (10)
1.一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，其包括，
真空腔体，其连接真空泵以提供测试环境，所述真空腔体的侧面设有观察窗；
温差发电芯片，其设在所述真空腔体内，
直流电源，其设在所述真空腔体外，直流电源连接所述温差发电芯片的正负极，
制冷系统，其为温差发电芯片的冷端提供不同的第一温度，制冷系统包括，
水冷底板，其设在所述真空腔体内，
冷水机，其设在所述真空腔体外且液体连通所述水冷底板以构成水路；
热流传感器，其支承于所述水冷底板，其上表面导热连接温差发电芯片以测量流过温差发电芯片的热流量；
加热系统，其为温差发电芯片的热端提供不同的第二温度，其包括，
测温铜片，其设在所述真空腔体内，测温铜片接触所述温差发电芯片以测量温差发电芯片热端温度，
隔热块，其设在所述真空腔体内，
加热片，其发热并导热连接所述温差发电芯片的热端，所述加热片位于所述测温铜片和隔热块之间；
加压系统，其提供预定压力以减小温差发电芯片界面间的接触热阻，其包括，
压杆，其设在所述真空腔体内，所述压杆连接所述隔热块，
气缸，其设在所述真空腔体外，所述气缸连接且致动压杆；
红外热像仪，其设在所述真空腔体外且朝向所述观察窗以测量温差发电芯片两端温度并生成温差发电芯片的温度分布；
处理单元，其连接并调节所述直流电源、加压系统、热流传感器、制冷系统和加热系统以生成温差发电芯片的电学数据、预定压力、第一温度、第二温度和热流量。
2.根据权利要求1所述的一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，优选的，所述处理单元连接所述红外热像仪，基于温度分布和热流量生成温差发电芯片界面间的接触热阻。
3.根据权利要求1述的一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，所述真空腔体通过波纹管连接真空泵，腔体侧壁设有连接循环水的水路通道以调节测试环境的环境温度。
4.根据权利要求1所述的一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，所述加热片连接PID温控器以调节热端温度。
5.根据权利要求1所述的一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，所述测温铜片为T型结构，T型结构的表面铣槽，中间打孔插入第三温度传感器，T型结构的测温点直接接触温差发电芯片的热端表面。
6.根据权利要求5所述的一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，所述热流传感器的两端打孔以插入第一温度传感器和第二温度传感器。
7.根据权利要求6所述的一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，所述第一温度传感器、第二温度传感器和/或第三温度传感器为铠装式热电偶。
8.根据权利要求1所述的一种温差发电芯片的测试装置，其特征在于，所述水冷底板为凸台结构，其内部设有S型水路。
9.一种权利要求1-8中任一项所述温差发电芯片的测试装置的测试方法，其特征在于，其包括以下步骤，
真空腔体抽真空，或者充入惰性气体或空气以提供真空、惰性气体或空气的测试环境，加压系统施加预定压力使得压杆压紧所述隔热块，加热系统加热为温差发电芯片的热端提供不同的第二温度，热量由加热系统传递至温差发电芯片，然后流过热流传感器，最后流入制冷系统；
测温铜片测量温差发电芯片的热端温度，基于热流传感器的热流量加上热流传感器和温差发电芯片接触热阻引起的温差得到温差发电芯片的冷端温度；
调节直流电源的输出电流以改变温差发电芯片的负载电压，输出电流调节为零时，负载条件为开路以测得温差发电芯片的开路电压值；调节直流电源使输出电压为零时，负载条件为短路以测得温差发电芯片的短路电流值；调节直流电源测得温差发电芯片的负载电流I，通过数据采集器测得温差发电芯片的输出电压U，温差发电芯片的输出功率P＝U×I；热流传感器测量流出温差发电芯片的热流量Q，测量温差发电芯片的输出功率为P，温差发电芯片的效率为
10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，加热系统加热为温差发电芯片的热端提供恒定的第二温度，制冷系统为温差发电芯片的冷端提供恒定的第一温度，测试温差发电芯片恒温差老化程度，或者，控制加热片循环导通使得温差发电芯片热端温度循环上升下降，制冷系统控制温差发电芯片冷端提供恒定的第一温度，测试温差发电芯片热循环。
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