CN1821799A - 温差发电器热电性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
温差发电器热电性能测试系统，涉及应用电子技术及热工技术领域。其特征在于它含有紧贴在温差发电器的热面，为温差发电器的热面加热的电加热热源单元；紧贴在温差发电器的冷面、为温差发电器的冷面降温的循环冷却水回路热阱单元；采集温差发电器热面和冷面温度，温差发电器输出的电流和电压，循环冷却水回路热阱单元的流量、液温，将上述数据进行处理和分析，输出控制信号到电加热热源单元的数据采集和数据处理单元。本系统测量的是整个温差发电器的热电性能，测得的数据直接反映了温差发电器整体性能，还具有结构简单，适应性强等特征。
Description
技术领域
温差发电器热电性能测试系统，涉及应用电子技术及热工技术领域。
背景技术
温差发电器是一种利用材料的温差电效应制成的热电转换器件。当器件的冷热面存在温度差时，温差发电器就能够产生一定的电力。温差发电器按照其热面的工作温度可分为高温(700℃以上)、中温(400～700℃)和低温(400℃以下)发电器。高温发电器所用的材料主要有锗硅合金、硅铁合金等；中温发电器所用的材料主要是碲化铅及其合金；低温发电器所用的材料主要是碲化铋合金。温差发电器质量轻，寿命长、可靠性高、工作时无噪声、无须维护。因此，在野外电源，余热利用等领域得到了广泛的应用。
温差发电器的热电性能是温差发电器的应用基础和必要参数。目前，商品化的温差发电器多做成平板状的器件，由数十到数百个温差发电单体串联而成。但当前，温差发电器件的热电性能多数是基于对单个温差发电器单体进行测试得到的数据推算而成的。这样的得到的数据往往和实际温差发电器热电性能有较大的出入，并直接影响到温差发电器的应用。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的缺陷，提出了一套用于测定温差发电器整体热电性能的测试系统。该系统能够对温差发电器整体进行电输出特性和热疲劳特性的测试。
本发明的特征在于：它含有：
电加热热源单元：紧贴在温差发电器的热面，为温差发电器的热面加热；
循环冷却水回路热阱单元：紧贴在温差发电器的冷面、为温差发电器的冷面降温；
数据采集和数据处理单元：采集温差发电器热面和冷面温度，温差发电器输出的电流和电压，循环冷却水回路热阱单元的流量、液温，将上述数据进行处理和分析，并输出控制信号到所述电加热热源单元。
所述电加热热源单元含有紧贴在温差发电器热面的导热块，植入在所述导热块内部的电加热管，和一个程序控制输出直流电源，所述程序控制输出直流电源接收所述数据采集和数据处理单元的控制信号为所述加热管加热至预定温度。
所述循环冷却水回路热阱单元含有紧贴在温差发电器冷面的吸热盒，以及与所述吸热盒连通的冷却水循环回路。
所述数据采集和数据处理单元含有数据采集卡和计算机，所述数据采集卡分别采集所述温差发电器热面和冷面的温度值、温差发电器输出的电流和电压值、循环冷却水回路热阱单元的流量、液温值；所述计算机接收数据采集卡采集的数据并进行分析处理，并输出控制信号通过数据采集卡传输到所述电加热热源单元。
所述导热块的材料为紫铜或铝。所述程序控制输出直流电源是DH1716-50～60V/0～10A单路直流电源。所述冷却水循环回路含有储水箱、散热器和循环水泵。所述数据采集卡是XSL多通道数字巡回检测仪
实验证明：该测试系统测量的是整个温差发电器的热电性能，测得的数据直接反映了温差发电器整体性能，达到了预期的目的。
附图说明：
附图为温差发电器热电性能测试系统的组成示意图。图中：
1、电加热热源单元，包括：
1.1 程序控制输出直流电源，如北京大华无线电仪器厂生产的DH1716-50～60V/0～10A单路直流电源；
1.2 植入式电加热管；
1.3 导热块。
2、循环冷却水回路热阱单元，包括：
2.1 吸热盒；
2.2 散热器；
2.3 储水箱；
2.4 循环水泵；
2.5 循环管路。
3、温差发电器及负载单元，包括：
3.1 温差发电器件；
3.2 可变负载电阻。
4、数据采集和数据处理单元，包括：
4.1 XSL多通道数字巡回检测仪(数据采集卡)，其中图中所示的字母标号：
a 电加热热源单元的低压直流电源控制信号传输通道
b 热端温度传感器及信号传输通道
c 温差发电器输出电流传感器及信号传输通道
d 温差发电器输出电压传感器及信号传输通道
e 冷面温度传感器及信号传输通道
f 循环冷却水流量传感器及信号传输通道
g 冷却水温度传感器及信号传输通道
4.2计算机显示及处理终端。
具体实施方式：
本测试系统的主要结构组成为：(1)一个由计算机可控的电加热热源单元，热源除一个导热面外其余各面绝热良好，导热面温度分布均匀，在导热面有一个(根据导热面的大小，也可以有多个)温度测量点和温度传感器，该单元能够实现温度的计算机监测和控制；(2)一个循环冷却水回路热阱单元，热阱单元主要由吸热盒，冷却水循环回路组成，主要为温差发电器的冷面降温。其中冷却块一个端面平整并有一个(根据导热面的大小，也可以有多个)温度测量点和温度传感器；(3)一套数据采集卡及装有采集程序和数据处理方法的控制和数据处理单元，能够实现(1)、(2)所述的热源和热阱单元温度测定和控制，并测定待测温差发电器件的输出电压和输出电流，然后对采集的数据进行处理，得到最终需要的结果。待测温差发电器是能够紧密装卡在(1)(2)所述的热源和热阱单元之间，并串接有可调负载，实现温差发电器变负载输出测试。
下面结合说明书附图对本发明的原理、结构作进一步的详细说明。
电加热热源单元1由电加热管1.2，导热块1.3及相应的测控系统组成。导热块四周和底部有绝热保温棉包覆，导热块顶部与温差发电器件3.1的热面紧密贴合。工作时，受计算机程序控制的电加热管根据控制信号为导热块提供热量。导热块为紫铜或者铝材质，顶部端面平整。计算机输出的控制信号经过数据采集卡到达程序控制输出直流电源，由该电源为电加热管加热至控制温度。
热阱单元2主要部件为一个有循环冷却液出入口的导热盒2.1，以及一个对应的冷却液循环回路。导热盒有一个下端面光滑平整，与温差发电器3.1的上表面紧密贴合，其余各面绝热良好。冷却液循环回路包括散热器2.2、储水箱2.3和循环水泵2.4，在回路中可安装流量、液温传感器，可将流量、液温测量信号实时传输到数据采集卡，以供计算机分析，并根据分析结果对这几个参量进行调节。工作时，循环泵把(低温)液体输送到吸热盒，吸收来自导热盒下端面的热量，流量检测器负责监测循环回路中冷却液的流量，液温检测器负责监测冷却液温度进而达到控制吸热盒下端面温度的目的。
温差发电器3.1输出导线与可变负载3.2连接。工作时，通过调节可变负载，通过图中所示负载电路中的电压、电流传感器测定不同负载下温差发电器的输出电压和电流。
数据采集单元4主要由电加热热源单元的低压直流电源控制信号传输通道a、热端温度传感器及信号传输通道b、温差发电器输出电流传感器及信号传输通道c、温差发电器输出电压传感器及信号传输通道d、冷面温度传感器及信号传输通道e、循环冷却水流量传感器及信号传输通道f、冷却水温度传感器及信号传输通道g以及后端的数据采集卡、计算机处理及显示终端组成。工作时，由各类传感器测得的信号通过数据采集卡4.1进入计算机，由专门编制的计算机程序采集并进行相应的处理。
本发明具有以下优点及突出性效果：
(1)该测试系统测量的是整个温差发电器的热电性能，测得的数据直接反映了温差发电器整体性能，测得的数据对实际应用具有很大的参考价值。温差发电器装卡简单，贴合紧密，更换方便。
(2)能够实现全自动数据记录。
(3)可以测试不同规格的产品，有很强的适应性。
Claims (8)
1、温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，它含有：
电加热热源单元：紧贴在温差发电器的热端面，为温差发电器的热端面加热；
循环冷却水回路热阱单元：紧贴在温差发电器的冷端面、为温差发电器的冷端面降温；
数据采集和数据处理单元：采集温差发电器热端面和冷端面温度，温差发电器输出的电流和电压，循环冷却水回路热阱单元的流量、液温，将上述数据进行处理和分析，并输出控制信号到所述电加热热源单元。
2、如权利要求1所述的温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，所述电加热热源单元含有紧贴在温差发电器热端面的导热块，植入在所述导热块内部的电加热管，和一个程序控制输出直流电源，所述程序控制输出直流电源接收所述数据采集和数据处理单元的控制信号为所述加热管加热至预定温度。
3、如权利要求1所述的温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，循环冷却水回路热阱单元含有紧贴在温差发电器冷端面的吸热盒，以及与所述吸热盒连通的冷却水循环回路。
4、如权利要求1所述的温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，所述数据采集和数据处理单元含有数据采集卡和计算机，所述数据采集卡分别采集所述温差发电器热端面和冷端面的温度值、温差发电器输出的电流和电压值、循环冷却水回路热阱单元的流量、液温值；所述计算机接收数据采集卡采集的数据并进行分析处理，并输出控制信号通过数据采集卡传输到所述电加热热源单元。
5、如权利要求2所述的温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，所述导热块的材料为紫铜或铝。
6、如权利要求2所述的温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，所述程序控制输出直流电源是DH1716-50～60V/0～10A单路直流电源。
7、权利要求3所述的温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，所述冷却水循环回路含有储水箱、散热器和循环水泵。
8、如权利要求4所述的温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，所述数据采集卡是XSL多通道数字巡回检测仪。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |