CN203758634U - 温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及测试装置，本实用新型公开一种温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，包括：一恒温调节单元，包括：一金属导热板、一温差电致冷组件阵列、一温度采集器、一散热器、一温控器及一驱动器，该温度采集器安装于金属导热板上以采集其温度，该温差电致冷组件阵列的第一面贴合该金属导热板而固定，该散热器贴合该温差电致冷组件阵列的第二面而固定，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该温差电致冷组件阵列；一顶压单元，设置于该金属导热板的上方，用于将被测的温差电致冷组件下压于金属导热板上固定。本实用新型用于测试温差电致冷组件冷面温度均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及测试装置，尤其是对温差电致冷组件冷面温度均匀性进行测试的一种测试装置。
背景技术
温差电致冷组件是利用塞贝克(Seebeck) 效应、珀尔帖( Peltier ) 效应工作的热泵，其以固态为基础的构造，具有没有运动部件，工作时无噪声，又不会释放有害物质；可靠性高、不受环境条件影响等特点，能在任意角度安装运行，利用调节电压或电流的方式可以精确控制温度。由于它具有的一系列优点，在军用、生物医学、科学研究等各领域都得到了广泛的应用。特别是生物医学领域的实时荧光定量PCR仪（聚合酶链式反应 Polymerase Chain Reaction)上的应用，其对温差电致冷组件冷面温度不均匀性提出了更高的要求。
温度均匀性是衡量定量PCR仪温度控制效果的重要指标,也是决定定量结果准确性的基本因素。因此，对温差电致冷组件冷面温度均匀性的测试就变得非常重要了。根据相关标准(GJB 2443 ）要求，温差电致冷组件冷面温度均匀性测试方法是：将致温差电致冷组件热面置于27+/-1℃的散热板上，通以最大温差电流，用9副铜-康铜热电偶，测量组件冷面9点温度。以组件冷面中心为基准点，其余8点离边缘的距离应不小于四分之一边长，（当致冷组件冷面面积在9平方厘米以内应改为5个点测试）。这8个点以中心基准点的温度数值偏差应小于+/-2℃。
因对测试致温差电致冷组件的热面的控制要求较高，现有的行业无此类型的标准测试装置可以满足，只能借助实验室的复杂仪器来进行测试。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出一种简单且可靠的测试装置，用于温差电致冷组件冷面温度均匀性测试。
本实用新型采用如下技术方案实现：
一种温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，包括：
一恒温调节单元，该恒温调节单元包括：一金属导热板、一温差电致冷组件阵列、一温度采集器、一散热器、一温控器及一驱动器，该温度采集器安装于金属导热板上以采集其温度，该温差电致冷组件阵列的第一面贴合该金属导热板而固定，该散热器贴合该温差电致冷组件阵列的第二面而固定，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该温差电致冷组件阵列；
一顶压单元，该顶压单元包括一顶压板，该顶压单元设置于该金属导热板的上方，用于将被测的温差电致冷组件下压于金属导热板上固定。
其中优选的，为了加快散热效率，该恒温调节单元还包括一散热风扇，该散热风扇固定设置在该散热器上。
其中优选的，为了避免被测的温差电致冷组件被损坏和确保测试采集的稳定性，该顶压单元还包括一橡胶垫片，该橡胶垫片固定设置于该顶压板下方。
其中优选的，该金属导热板在侧面靠近表面的中心位置钻一个插孔，该温度采集器插入该插孔内安装固定。该温度采集器与该插孔之间的间歇填充导热胶。
其中优选的，该温差电致冷组件阵列是由分布于该金属导热板的四个角的4片温差电致冷组件组成，该4个温差电致冷组件的两条引线极进行2片串联、再2组的并联方式连接。
其中优选的，该温度采集器是热电偶。该温控器是PID智能温控器。该驱动器是固态继电器驱动组件。散热器是肋片散热器。
本实用新型的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置是一种简单且可靠的测试装置，用于温差电致冷组件冷面温度均匀性测试，并且该温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置使用环境宽泛。
附图说明
图1是本实用新型的一优选实施例的结构示意图；
图2是该实施例的温差电致冷组件阵列的结构示意图；
图3是被测的温差电致冷组件上安放的测试采集的热电偶的分布设置示意图；
图4是该实施例的电连接示意图。
具体实施方式
本实用新型提出一种温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，包括：一恒温调节单元，该恒温调节单元包括：一金属导热板、一温差电致冷组件阵列、一温度采集器、一散热器、一温控器及一驱动器，该温度采集器安装于金属导热板上以采集其温度，该温差电致冷组件阵列的第一面贴合该金属导热板而固定，该散热器贴合该温差电致冷组件阵列的第二面而固定，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该温差电致冷组件阵列；一顶压单元，该顶压单元包括一顶压板，该顶压单元设置于该金属导热板的上方，用于将被测的温差电致冷组件下压于金属导热板上固定。
这样，将被测温差电致冷组件的热面放置于金属导热板，其冷面按照测试标准而放置9个（或者5个）用于测试采集的热电偶，然后将顶压单元下压后并固定，即可进行温差电致冷组件冷面温度均匀性测试。该恒温调节单元也是通过温差电致冷组件阵列来实现对金属导热板的温度（即被测温差电致冷组件的热面温度）进行精确控制，使其满足测试标准规定的27±1℃的测试条件。又因该恒温调节单元是通过温差电致冷组件阵列来实现，即可对金属导热板进行加热也可以进行制冷，从而使该温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置使用环境宽泛。
现结合附图和一个具体实施方式对本实用新型进一步说明。
参阅图1-图4所示，该实施例的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置中，散热风扇是采用一个直流风扇1，散热器是采用热传导性能较好的纯铜或6063/6061 铝合金加工的一个肋片散热器2，温差电致冷组件阵列是采用了4片大功率的致冷组件（组件型号TEC1-127080）3，金属导热板是采用热传导性能较好的纯铜或6063/6061 铝合金加工的一个导热平板4，恒温调节单元的温度采集器是采用一个热电偶5，被测的温差电致冷组件为6，被测的温差电致冷组件6上安放的多个测试采集的是热电偶7，固定设置于顶压板9下方是橡胶垫片8，顶压板是采用电木或合成石材料加工的一个顶压板9，供被测的温差电致冷组件6测试的电源是可调恒定稳流电源10，温差电致冷组件所需电源为低电压、大电流电源，试验要求持续且稳定的为组件提供恒定的最大温差电流，因此选用DC 30V 20A 的可调恒定稳流电源10，供电至直流风扇1和固态继电器驱动组件50工作的是开关稳压电源20，温控器是采用PID智能温控器30，具体是选用能进行PID调节及参数自整定功能和具有RS485接口同电脑通信功能的XMT8008K型智能温控器，对被测的温差电致冷组件6上安放的热电偶7测试采集处理的是温度数据采集模块40，驱动4片大功率的致冷组件3工作的驱动器是固态继电器驱动组件50。
该实施例中，顶压板9、肋片散热器2和导热平板4同温差电致冷组件的冷/热面接触的表面加工的平面度精度±0.025mm。在导热平板4侧面靠近表面的中心位置钻一个直径2mm的用于放置热电偶5的插孔。在肋片散热器2表面和导热平板4及顶压板9的两侧位置对称加工2 个安装固定孔。直流风扇1用螺丝固定在散热器2底端，直流风扇1电源线同开关稳压电源20连接，通过风扇强迫吹风对肋片散热器2进行加湿散热。
将肋片散热器2底板表面，4片致冷组件3的冷热两面、导热平板4 接触于4片致冷组件的表面分别均匀涂布上一层导热胶。将4片致冷组件4的第二面贴装在散热器底板表面，导热平板4放置在致冷组件的第一面，用螺丝通过导热平板4和肋片散热器2两侧的2 个安装孔，用适当的扭力将4片致冷组件4装夹在中间，虽该实施例以螺丝锁固为例，但也可采用其他方式进行固定。如图2，将4片致冷组件4两条引线极进行2片串联、再2组的并联方式连接，然后连接到包含固态继电器驱动组件50、开关稳压电源20的电器控制线路中（如图4）。
将导热平板4 侧面的热电偶5 插孔内涂满导热胶，将热电偶5 插入导热平板4 内。热电偶5 同PID智能温控器30连接和固态继电器驱动组件50 组成的温度控制线路部分（如图4）。
将被测的温差电致冷组件6的热面和导热平板4 的表面分别均匀涂布上一层导热胶。将要被测的温差电致冷组件6 的热面贴装在导热平板4的上面。将9副用于温度均匀性测试采集的热电偶7 （铜-康铜热电偶）按附图3的方式，以要被测温差电致冷组件6的冷面中心为基准点，其余8点离被测温差电致冷组件6边缘的距离不小于四分之一边长的方式分布。热电偶7与被测温差电致冷组件6冷面接触的位置涂上导热胶。在热电偶7上放置橡胶垫片8，将顶压板9 压在橡胶垫片8上面，用螺丝通过顶压板9 两侧的2 个安装孔，用适当的扭力将被测的温差电致冷组件6和测试采集的热电偶7装夹在中间，虽该实施例以螺丝锁固为例，但也可采用其他方式进行固定。
9副测试采集的热电偶7输出与温度数据采集模块40连接，组成温度数据采集部分。被测的温差电致冷组件6的正负引线同可调恒定稳流电源10连接。
将PID智能温控器30的RS485接口同电脑60的串口进行连接，通过PID智能温控器30自带的上位机程序对导热平板4插孔内的热电偶5所采集的温度数据实时快速准确的采集和记录，并根据该反馈温度来驱动固态继电器驱动组件50而调控4片大功率的致冷组件3，并最终实现对导热平板4温度的调节。
温度数据采集模块40的USB端口同电脑60连接，通过温度数据采集模块40自带的上位机程序对热电偶7测试采集的9点温度数据实时快速准确的采集和记录。
该实施例的工作过程是：
通过PID智能温控器30的面板或电脑60的上位机程序设定4片大功率的致冷组件3的第一面（根据环境不同调节致冷组件3的第一面处于冷面或热面状态）的工作温度为27±1℃。调整可调恒定稳流电源10的电流至被测的温差电致冷组件6最大工作电流。
通过导热平板4插孔内的热电偶5监测到的温度信号反馈给具备自整定、超调自适应功能的PID智能温控器30，由PID智能温控器30驱动固态继电器驱动组件50接通开关稳压电源20给4片大功率的致冷组件3 供电，当导热平板4的温度达到设定温度27℃+/-1℃时，热电偶5 反馈温度信号至PID智能温控器30，由PID智能温控器30自动控制驱动固态继电器驱动组件50的通断电时间，调节4片大功率致冷组件3 通断电的占空比和/或者改变电流流向。通过上述方式可将导热平板4 表面温度精确控温在27℃+/-1℃范围内。
通过本发明提供的温差电致冷组件冷面温度不均匀性测试装置，可以自动、快速、准确、高效便捷的测试出致冷组件冷面温度不均匀性的准确数据。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于，包括：
一恒温调节单元，该恒温调节单元包括：一金属导热板、一温差电致冷组件阵列、一温度采集器、一散热器、一温控器及一驱动器，该温度采集器安装于金属导热板上以采集其温度，该温差电致冷组件阵列的第一面贴合该金属导热板而固定，该散热器贴合该温差电致冷组件阵列的第二面而固定，该温度采集器输出连接至该温控器，该温控器输出连接至该驱动器，该驱动器输出连接至该温差电致冷组件阵列；
一顶压单元，该顶压单元包括一顶压板，该顶压单元设置于该金属导热板的上方，用于将被测的温差电致冷组件下压于金属导热板上固定。
2.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该恒温调节单元还包括一散热风扇，该散热风扇固定设置在该散热器上。
3.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该顶压单元还包括一橡胶垫片，该橡胶垫片固定设置于该顶压板下方。
4.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该金属导热板在侧面靠近表面的中心位置钻一个插孔，该温度采集器插入该插孔内安装固定。
5.根据权利要求4所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该温度采集器与该插孔之间的间歇填充导热胶。
6.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该温差电致冷组件阵列是由分布于该金属导热板的四个角的4片温差电致冷组件组成，该4个温差电致冷组件的两条引线极进行2片串联、再2组的并联方式连接。
7.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该温度采集器是热电偶。
8.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该温控器是PID智能温控器。
9.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：该驱动器是固态继电器驱动组件。
10.根据权利要求1所述的温差电致冷组件冷面温度均匀性测试装置，其特征在于：散热器是肋片散热器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109709137B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-12-10 | 湖北雷迪特冷却系统股份有限公司 | 一种电池水冷板温度均匀性试验设备及方法 |
| CN115201261A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-10-18 | 广东墨睿科技有限公司 | 热模拟测试设备 |
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