CN212007569U - 一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，包括温差自供电模块和电流测量模块，温差自供电模块包含有若干散热管组成的散热结构、被测发热元件、半导体制冷块、常温源、热源、辅助散热片和导热硅脂层，半导体制冷块包含有常温源和热源两面，半导体制冷块和常温源、热源相连接的连接面上均涂有导热硅脂层，被测发热元件和半导体制冷块的热源之间通过对应的导热块相连接，辅助散热片安装于热源的底面。本实用新型能够克服现有技术中的缺点，即使在极端条件下也能实现对温度的实时测量，对特殊环境下的温度安全监测意义重大。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度测量技术领域，特别涉及一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置。
背景技术
近年来，随着工业的迅猛发展，在某些场合下对温度的测量显得尤为重要。但是，诸如在变压器的内部、高压电缆外绝缘等条件下，人们无法通过常规的方法对设备仪器进行供电。此外，基于太阳能或者风力供电的电池供电系统在电缆沟或者矿井下等恶劣条件下也无法发挥作用，给测温工作的开展造成了一定的影响。
因此，一种低功耗，且具有自我供电能力的实时、准确测量温度的方法，对人们的生活和社会的发展进步有着极其重要的现实和经济意义。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，能够克服现有技术中的缺点，即使在极端条件下也能实现对温度的实时测量，对特殊环境下的温度安全监测意义重大。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
本实用新型一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，包括温差自供电模块和电流测量模块，所述温差自供电模块包含有若干散热管组成的散热结构、被测发热元件、半导体制冷块、常温源、热源、辅助散热片和导热硅脂层，半导体制冷块包含有常温源和热源两面，所述半导体制冷块和常温源、热源相连接的连接面上均涂有导热硅脂层，所述被测发热元件和半导体制冷块的热源之间通过对应的导热块相连接，所述辅助散热片安装于热源的底面。
作为本实用新型的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置优选技术方案，所述散热结构通过散热管采用风冷或水冷方式散热。
作为本实用新型的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置优选技术方案，所述常温源为被测物体周围流通的空气。
作为本实用新型的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置优选技术方案，所述半导体制冷块的常温源和热源处分别外接有P、N两种不同类型的半导体温差发电材料以形成电势差。
作为本实用新型的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置优选技术方案，所述辅助散热片由铜或者铝合金制成。
作为本实用新型的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置优选技术方案，所述电流测量模块为电流测量表，电流测量模块和半导体制冷块相串接。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
(1)无需外接电源进行供电，系统有自供电能力，对光照度，风速，电磁场等自然环境没有要求；
(2)不是基于热敏电阻或者热电偶进行测温，量程不会受到热敏材料电阻变化区间的限制，可以大幅度提高温度测量范围，最高能测量350℃的热源温度；
(3)被测物体温度越高，温差越大，系统自供电能力越强。因此在高温条件下，能够实现更大功率的报警方式，可以直接驱动例如大功率断路器，声光报警等负载，而无需增加电池。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型的原理结构图；
图2是本实用新型的电流-电压转换图；
图中：1、散热结构；2、被测发热元件；3、半导体制冷块；4、常温源； 5、热源；6、辅助散热片；7、导热硅脂层。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
此外，如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1
如图1-2，本实用新型提供一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，包括温差自供电模块和电流测量模块，温差自供电模块包含有若干散热管组成的散热结构1、被测发热元件2、半导体制冷块3、常温源4、热源5、辅助散热片6和导热硅脂层7，半导体制冷块3包含有常温源4和热源5两面，半导体制冷块3和常温源4、热源5相连接的连接面上均涂有导热硅脂层7，被测发热元件2和半导体制冷块3的热源5之间通过对应的导热块相连接，被测发热元件2通过特定形状的导热材料进行外形匹配，如导热材料为矩形，则特定形状也为矩形；若为圆，则也为圆，以此类推，辅助散热片6安装于热源5的底面，被测发热元件2连接安装于辅助散热片6的底面。
进一步的，散热结构1通过散热管采用风冷或水冷方式散热，通过散热管外接风机或者冷却水后达到整个测量装置的散热作用。
常温源4为被测物体周围流通的空气，常温源4通常为被测物体周围流通的空气，常温源4和和辅助散热片6之间通过较大的表面积形成快速的热传递，减小了从半导体制冷块3常温面到常温源4之间的温度梯度，可以认为，半导体制冷块3的常温面近似等同于常温源4的温度。
半导体制冷块3的常温源4和热源5处分别外接有P、N两种不同类型的半导体温差发电材料以形成电势差，温差发电器件通常是由P、N两种不同类型的半导体温差发电材料，经电导率较高的导流片串联，并将导流片固定于导热系数很小的材料内构成，使得整个半导体制冷块3形成温差发电，半导体制冷块3，也叫热电制冷片，利用半导体材料的Peltier效应，当材料两端感应到温差时，也能够在材料电极之间产生直流电动势，在该实施案例中，选用的半导体制冷块3的尺寸为10cm×10cm×3mm。
辅助散热片6由铜或者铝合金制成，起到辅助散热的作用，在此实施例中选用表面积1m2的辅助散热片，表面加工成锯齿状，以增大表面积，减小散热片周围介质到热源5之间的温度梯度。
电流测量模块为电流测量表，电流测量模块和半导体制冷块3相串接图中未标示出，在半导体制冷块3的输出端子上连接一定的电阻性负载，可以产生和该电势差线性相关的电流信号，通过对该电流大小的测量，可以计算出半导体制冷块3的输出功率大小，由于半导体制冷块3的输出电功率和能其热面到常温面的温差之间的比值也就是发热效率n为定值，因此可以根据该输出功率的大小计算出温差的大小，电流测温模块，在负载范围一定的情况下，温差越大，电势差越大，对应输出电流也就越大，半导体制冷块3对整个装置系统供电的同时，对输出电流通过电流采集电路转换成电压信号，其测量值和制冷块3两端的实际温差线性相关。
在温差较大且输出功率较大的系统中，可以引入风冷或水冷散热结构1，其作用是进一步的减小常温源4到半导体制冷块3常温面之间的温度梯度，风冷或水冷散热结构1的散热性能与其中散热液(水等)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关，在热源和常温源之间的温差大于100℃时启动。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
(1)无需外接电源进行供电，系统有自供电能力，对光照度，风速，电磁场等自然环境没有要求；
(2)不是基于热敏电阻或者热电偶进行测温，量程不会受到热敏材料电阻变化区间的限制，可以大幅度提高温度测量范围，最高能测量350℃的热源温度；
(3)被测物体温度越高，温差越大，系统自供电能力越强。因此在高温条件下，能够实现更大功率的报警方式，可以直接驱动例如大功率断路器，声光报警等负载，而无需增加电池。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，包括温差自供电模块和电流测量模块，其特征在于，所述温差自供电模块包含有若干散热管组成的散热结构(1)、被测发热元件(2)、半导体制冷块(3)、常温源(4)、热源(5)、辅助散热片(6)和导热硅脂层(7)，半导体制冷块(3)包含有常温源(4)和热源(5)两面，所述半导体制冷块(3)和常温源(4)、热源(5)相连接的连接面上均涂有导热硅脂层(7)，所述被测发热元件(2)和半导体制冷块(3)的热源(5)之间通过对应的导热块相连接，所述辅助散热片(6)安装于热源(5)的底面。
2.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，其特征在于，所述散热结构(1)通过散热管采用风冷或水冷方式散热。
3.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，其特征在于，所述常温源(4)为被测物体周围流通的空气。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，其特征在于，所述半导体制冷块(3)的常温源(4)和热源(5)处分别外接有P、N两种不同类型的半导体温差发电材料以形成电势差。
5.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，其特征在于，所述辅助散热片(6)由铜或者铝合金制成。
6.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷器温差自供电的温度测量装置，其特征在于，所述电流测量模块为电流测量表，电流测量模块和半导体制冷块(3)相串接。
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| CN112994411A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 四川恩巨实业有限公司 | 一种电源适配器散热结构 |
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