专利名称：一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热电半导体材料性能测试装置，特别涉及一种用于工业化生产热 电材料的赛贝克系数测试装置。
背景技术：
热电半导体材料作为一种直接将热能和电能之间进行直接转换的材料，其应用具 有不需要运动部件、工作时无噪音、无排放、可靠性强、使用寿命长的特点。热电材料和技术 被认为是二十一世纪一种新型的、环境友好的新能源材料和技术，在热电发电及热电制冷 方面显示出广阔的应用前景。赛贝克系数是热电材料的重要性能参数之一。根据赛贝克的测试原理S = VMT 其中S为赛贝克系数、V为样品上下两端的电压差和△ T为样品上下两端的温度差，依该原 理按照从低温到高温分段测出材料的不同温度的赛贝克系数，作出赛贝克系数---温度曲 线图，即可以得到所需温度段的材料赛贝克系数。测试的关键是控制样品上下端的电压差 的稳定和样品上下端的温度的恒定来保证测试精度。工业化批量生产过程中对热电材料赛 贝克系数测量仪要求在保证一定精度的条件下进行大批量的测试，需要满足结构简单、成 本低、测试时间短、测试样品的形状要求低和安装简单的需求，能满足大批量、高效率和低 成本的测试要求。而现有的赛贝克系数的测试装置，主要存在结构复杂、价格昂贵、测试过 程耗时长、对测试的样品的形状有一定的要求和样品的安装有一定的要求、测试精度较低， 只能测常温值等问题。
发明内容本实用新型的目的是，为了克服现有的赛贝克系数的测试装置的结构复杂、成本 高、测试时间过长、样品形状和安装要求高的问题，提供一种热电半导体材料赛贝克系数测 试仪，能通过上、下加热块保证样品上下两端的温度稳定和电压稳定，上端加热块小巧、运 动方便，样品安装简单，下端加热块热容量大，能在保持下加热块温度不变的条件下瞬间将 样品的下端加热到与下端加热块温度一致，测试时间短、对样品的形状要求低。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种用于工业化生产热电材料 的赛贝克系数测试装置，包括支架、底座、加热管、上加热块、电压电极、下加热块、热电偶、 测试件、手柄、升降杆，支架固定在底座上，支架的横臂顶端装有一端带齿轮的手柄和带齿 条的升降杆，手柄的齿轮与升降杆一侧的齿条相啮合，升降杆为空心管筒状，其管筒内套装 有加热管，升降杆的下端固定连接有上加热块，上加热块内装有电压电极并连接有热电偶， 底座上固定的下加热块，下加热块内装有加热管和电压电极，并连接有热电偶。所述支架为 倒“L”形或“C”形。所述上加热块和所述下加热块的材料包括铜或铜合金。所述下加热块 为平台状，其与所述上加热块的对应面，下加热块的对应面积大于上加热块的对应面积。所 述升降杆与所述加热管的另一种连接方式为，升降杆为实心杆，升降杆通过连接支架与加 热管固定连接，加热块固定安装于加热管的下端。[0006]本实用新型的优点和有益效果在于该测试装置结构简单、成本低、经济实用，对 测试样品形状要求低、安装简单、测试时间短。它可满足热电材料的工业化批量生产过程中 测材料的变温赛贝克系数测试的需求，能在热电材料产业化中测材料的变温赛贝克系数中 得到广泛的应用。
图1为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型的另一结构示意图图中1-支架、2-底座、3-加热管、4-上加热块、5-电压电极、6-下加热块、7-热 电偶、8-测试件、9-手柄、10-升降杆、11-连接支架。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，参见图1和图2，一种用于工 业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置，包括支架1、底座2、加热管3、上加热块4、电 压电极5、下加热块6、热电偶7、测试件8、手柄9、升降杆10，支架1固定在底座2上，支架 1的横臂顶端装有一端带齿轮的手柄9和带齿条的升降杆10，手柄9的齿轮与升降杆10 — 侧的齿条相啮合，升降杆10为空心管筒状，其管筒内套装有加热管3，升降杆10的下端固定 连接有上加热块4，上加热块4内装有电压电极5并连接有热电偶7，底座2上固定的下加 热块6，下加热块6内装有加热管3和电压电极5，并连接有热电偶7。所述支架1为倒“L” 形或“C”形。所述上加热块4和所述下加热块6的材料包括铜或铜合金。所述下加热块6 为平台状，其与所述上加热块4的对应面，下加热块6的对应面积大于上加热块4的对应面 积。所述升降杆10与所述加热管3的另一种连接方式为，升降杆10为实心杆，升降杆10 通过连接支架11与加热管3固定连接，上加热块4固定安装于加热管3的下端。上加热块4和下加热块6上的热电偶7的另一端分别连接模糊自调整PID控制器， 且电压电极5的另一端与一个毫伏表相连。将待测赛贝克系数的热电材料测试件8直接放在下加热块6上，通过自调整PID 控制器加热到测试温度低10°c左右，同时将上加热块4的温度通过自调整PID控制器加热 到待测温度高10°C左右，待上下温度稳定后，将手柄9向下压，使上加热块4与测试件8接 触，此时毫伏表显示的电压V即测试温度T= (Τ±+Ττ)/2，(式中Τ±为上加热块4的温 度，Tt为下加热块6的温度；)该测试温度下的赛贝克根据S = V/(T±-TT)计算得到。依 该方法按照从低温到高温分段测出材料的不同温度的赛贝克系数，作出赛贝克系数一温 度曲线图即可以得到所需温度段的材料赛贝克系数。实施例1 参见图1，一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置，其下 加热块6设计成铜制大的平台状固定在底座2上，下加热块6的加热管3为大热容量的加 热管，并固定在铜制下加热块6的里面，热电偶7和电压电极5焊接在下电极块6里面，热 电偶7和电压电极5的另一端焊接在自调整PID控制器和毫伏表上，避免了接触温度差和 电压差。当设定测试温度后，下加热块6能在aiiin内升到0-600°C范围内达到温度稳定；由 于下加热块6热容量大，测试件8在下加热块6上与否，对加热块的温度没有影响，达到了 在很短的时间内为待测样品进行测试时提供稳定的温度Ττ。支架1的横臂顶端装有一端带齿轮的手柄9和带齿条的升降杆10，手柄9的齿轮与升降杆10 —侧的齿条相啮合，升降 杆10为空心管筒状，其管筒内套装有加热管3，上加热块4与升降杆10连为一体，加热管3 使上加热块4加热，热电偶7和电压电极5焊接在上加热块4内，热电偶7和电压电极5的 另一端分别焊接在自调整PID控制器和毫伏表上，避免了接触温度差和电压差，保证了 T上 的温度稳定。本实用新型的上加热块4的温度高于下加热块6，而上加热块4的热容量相对下加 热块6要小的多，保证了上加热块4的温度不会对下加热块6的温度产生干扰；同时上、下 加热块4、6的热电偶7分别连接各自的自整定PID控制器，彼此之间的温控不受干扰。将 待测赛贝克系数的热电材料测试件8置于温度稳定的下加热块6上> 5S，扳动手柄9，使升 降杆10将温度稳定的上加热块4向下压到与测试件8接触，此时毫伏表显示的电压V即测 试温度T= (T上+Ττ)/2，该测试温度下的赛贝克根据S = V/(T上-T下)计算得到。依该方 法按照从低温到高温分段测出材料的不同温度的赛贝克系数，作出赛贝克系数一温度曲 线图即可以得到所需温度段的材料赛贝克系数。实施例2 参见图2，本赛贝克系数测试装置，其升降杆10与加热管3的另一种连 接方式为，升降杆10为实心杆，升降杆10通过连接支架11与加热管3固定连接，上加热块 4固定安装于加热管3的下端。其它与实施例1相同。本实用新型适用于热电半导体材料在工业化批量生产过程中测材料的变温赛贝 克系数。提供了一种控制上、下加热块4、6的温度稳定，让上加热块4的温度高于下加热块 6的同时上加热块4温度可调，能在很短的时间内测得所需温度下(0-600°C )的准确赛贝 系数。
权利要求1.一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置，包括支架[1]、底座[2]、加 热管[3]、上加热块[4]、电压电极[5]、下加热块[6]、热电偶[7]、测试件[8]、手柄[9]、升 降杆[10]，其特征在于，支架[1]固定在底座[2]上，支架[1]的横臂顶端装有一端带齿轮 的手柄[9]和带齿条的升降杆[10]，手柄[9]的齿轮与升降杆[10] —侧的齿条相啮合，升 降杆[10]为空心管筒状，其管筒内套装有加热管[3]，升降杆[10]的下端固定连接有上加 热块W]，上加热块W]内装有电压电极[5]并连接有热电偶[7]，底座[2]上固定的下加 热块W]，下加热块W]内装有加热管[3]和电压电极[5]，并连接有热电偶[7]。
2.根据权利要求1所述的一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置，其特 征在于，所述支架[1]为倒“L”形或“C”形。
3.根据权利要求1所述的一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置，其特 征在于，所述上加热块[4]和所述下加热块W]的材料为铜或铜合金。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置， 其特征在于，所述下加热块[6]为平台状，其与所述上加热块W]的对应面，下加热块[6] 的对应面积大于上加热块W]的对应面积。
5.根据权利要求1所述的一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置，其特 征在于，所述升降杆[10]与所述加热管[3]的另一种连接方式为，升降杆[10]为实心杆， 升降杆[10]通过连接支架[11]与加热管[3]固定连接，上加热块W]固定安装于加热管 [3]的下端。
专利摘要本实用新型公开一种用于工业化生产热电材料的赛贝克系数测试装置，其支架固定在底座上，支架的横臂顶端装有一端带齿轮的手柄和带齿条的升降杆，手柄的齿轮与升降杆一侧的齿条相啮合，升降杆为空心管筒状，其管筒内套装有加热管，升降杆的下端固定连接有上加热块，上加热块内装有电压电极并连接有热电偶，底座上固定的下加热块，下加热块内装有加热管和电压电极，并连接有热电偶。它可满足热电材料的工业化批量生产过程中测材料的变温赛贝克系数测试的需求，能在热电材料产业化中测材料的变温赛贝克系数中得到广泛的应用。
文档编号G01N27/00GK201852807SQ20102050640
公开日2011年6月1日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者郑俊辉 申请人:江西纳米克热电电子股份有限公司