电加热平台11与加热平台支撑板13之间通过螺钉12连接;被测试的热电模组放在电加热平台11上，电加热平台11两侧分别设有一组贴片式热电偶6，热电模组上端面与水冷块5下表面相接触，水冷块5下表面两侧分别设有另一组贴片式热电偶6;压杆支撑块3通过压紧螺母2固定在支撑轴上端，压杆I位于压杆支撑块3中心处，通过压杆支撑块3使水冷模块5、热电模组和电加热平台11三者相接触，实现压紧过程，保证水冷块5、热电模组和电加热平台11充分接触，使得热量顺利从电加热平台11经由热电模组流向水冷模块5。
[0024]所述压杆支撑块2为十字形支撑块。
[0025]所述支撑底板15与加热平台支撑板13间等距安装有压力传感器14为四个，四个压力传感器均布在加热平台支撑板13和支撑底板15之间。
[0026]所述电加热平台11两侧分别设有一组贴片式热电偶6，所述一组贴片式热电偶为两个。
[0027]所述水冷块5下表面两侧分别设有另一组贴片式热电偶6，所述另一组贴片式热电偶为两个。
[0028]如图1、图2、图3所示，陶瓷片9、导电电极7和热电块体8 (P、N型热电臂)组成热电模组。在热电模组的上端，安装有水冷块5，水冷块5有一个入水口，一个出水口，通过水冷实现对热电模组上端的冷却;在热电模组的下端，安装有电加热平台11，该电加热平台11输出功率可调节，实现对热电模组下端的加热并控制热端温度。在水冷块4和电加热平台11作用下，热电模组上下端形成温度差，产生电能并实现对外部负载的供电。
[0029]如图1、图2、图4所示，在热电模组的前后方向，电加热平台11上表面和水冷块5下表面分别均布了四个贴片式热电偶6，组成温度监测模块，用于检测热电模组冷端和热端的温度，探究相同条件下不同温度差对于热电模组发电性能的影响。
[0030]如图1、图2所示，在加热平台支撑板13和支撑底板15之间，实验平台的前后左右位置均布了四个压力传感器14，组成压力监测模块，用于检测压紧模块对热电模组施加的压力，探究相同条件下不同外部施加压力对于热电模组发电性能的影响。
[0031 ]如图1、图2、图3、图4所示，阶梯支撑轴3、保护围栏10、螺钉12、加热平台支撑板13和支撑底板15组成支撑模块。其中，阶梯支撑轴4，从上至下依次对压杆支撑块3、保护围栏10和支撑底板15进行定位，且阶梯支撑轴4底部加工有螺纹，通过螺纹配合将整个实验平台固定在平台上;保护围栏10安装在电加热平台11的外侧，防止加热至高温后的加热平台烫伤实验人员；螺钉12通过螺纹配合将电加热平台11悬空支撑并固定在加热平台支撑板13上侧;支撑底板15上侧放置压力传感器14，加热平台支撑板13放置在压力传感器14上面。
[0032]如图5所示为外围电路测试模块基本电路原理图，电源Vteg表示热电模组，电源正负端对应图4中热电模组的正、负端输出电极，电阻Rtec表示热电模组的内阻。开关S全部断开时，可测量得到相应条件下热电模组的开环输出电压V;开关S闭合时，可测量得到当外部负载滑动变阻器阻值为R1-时，热电模组的闭环输出电压为Vlciad,即可计算得到热电模组的内阻 RtEG=(V- Vload)/ Vload* Rload，闭合回路的电流 I = Vload /Rload，输出功率 P= Vload * I；改变滑动变阻器阻值为Rid，可测量得到不同外部负载下热电模组的闭环输出电压Vlciad,并计算得到闭合回路电流I，输出功率P。
[0033]综上所述，该测试平台结构简单，装配方便，可快速准确测量在不同温度差、不同外部施加压力、不同负载条件下热电模组的内阻Rtec，开环输出电压V，闭环输出电压Vlciad,输出电流I和输出功率P。因此，该测试平台对热电模组制备工艺的优化和对热电模组安装时的外部施加压力、使用温度区间和外部负载的设计具有重要指导意义。
[0034]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种热电模组发电性能测试平台，其特征在于:包括压杆(I)、压紧螺母(2)、压杆支撑块(3)、阶梯支撑轴(4)、水冷块(5)、两组贴片式热电偶、保护围栏(10)、电加热平台(11)、螺钉(12)、加热平台支撑板(13)、压力传感器(14)和支撑底板(15); 在四根等距布置的阶梯支撑轴(4)台肩上，从下至上依次装有支撑底板(15)、保护围栏(10)和压杆支撑块(3)，支撑底板(15)和保护围栏(10)之间的阶梯支撑轴之间，安装有与支撑轴形成滑动连接的加热平台支撑板(13)，在支撑底板(15)与加热平台支撑板(13)间等距安装有压力传感器(14)，电加热平台(11)安装在保护围栏(10)内，电加热平台(11)与加热平台支撑板(13)之间通过螺钉(12)连接;被测试的热电模组放在电加热平台(I I)上，电加热平台(11)两侧分别设有一组贴片式热电偶，热电模组上端面与水冷块(5)下表面相接触，水冷块(5)下表面两侧分别设有另一组贴片式热电偶;压杆支撑块(3)通过压紧螺母(2)固定在阶梯支撑轴(4)上端，压杆(I)位于压杆支撑块(3)中心处，通过螺纹与压杆支撑块(3)连接，通过压杆支撑块(3)使水冷模块(5)、热电模组和电加热平台(11)三者相接触。2.根据权利要求1所述的一种热电模组发电性能测试平台，其特征在于:所述压杆支撑块(3)为十字形支撑块。3.根据权利要求1所述的一种热电模组发电性能测试平台，其特征在于:所述支撑底板(15)与加热平台支撑板(13)间等距安装有压力传感器(14)为四个，所述四个压力传感器均布在加热平台支撑板(13)和支撑底板(15)之间。4.根据权利要求1所述的一种热电模组发电性能测试平台，其特征在于:所述电加热平台(11)两侧分别设有一组贴片式热电偶，所述一组贴片式热电偶为两个。5.根据权利要求1所述的一种热电模组发电性能测试平台，其特征在于:所述水冷块(5)下表面两侧分别设有另一组贴片式热电偶，所述另一组贴片式热电偶为两个。
【专利摘要】本发明公开了一种热电模组发电性能测试平台。包括压紧螺母、压杆、压杆支撑块、阶梯支撑轴、水冷块、贴片式热电偶、导电电极、热电块体、陶瓷片、保护围栏、电加热平台、螺钉、加热平台支撑板、压力传感器和支撑底板。本发明可对热电模组下端进行加热并控制热端加热温度，对热电模组上端进行水冷冷却，并通过压杆压紧有效保证电加热平台、热电模组和水冷块充分接触，使热电模组上下端形成稳定的温度差并产生电动势。本发明能够准确测试不同温差、不同外部施加压力、不同外部负载条件下热电模组内阻、输出电压、电流和输出功率的数值大小，对热电模组制备工艺优化和使用环境，包括使用温度区间、安装压力和外部负载的设计具有重要指导意义。
【IPC分类】G01R31/26
【公开号】CN105548857
【申请号】CN201610063998
【发明人】梅德庆, 谌礼群, 王辉, 李佳碧
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月29日