一种热电性能测量样品台及热电性能测量装置的制造方法_3

文档序号:9842683阅读:来源:国知局
品条13直接接触,测量样品13两端的温度和热电电压,所述热电偶250U2502外部还 包裹有双芯陶瓷管26。所述温度梯度加热模块701、702用于在所述样品条13的两端形成 温度梯度,包括温差加热器10和温差加热器垫块11,所述温差加热器10被固定于所述温差 加热器垫块11上。
[0063] 样品座的组装过程:
[0064] 如图2所示,为样品垫块601、602的安装过程:将样品垫块601、602和绝缘垫板5 通过第一紧固件9固定于所述基座3的上面;所述绝缘垫板5位于所述样品垫块601、602 与所述基座3之间。
[0065] 基座3和绝缘垫板5上设有通孔:第一通孔1601、1602和第一长圆形通孔1401、 1402、1501、1502,第一通孔1601、1602的形状为圆形。所述绝缘垫板5对应于所述基座3的 位置上设有第二通孔1901、1902和第二长圆形通孔1701、1702、1801、1802,所述绝缘垫板5 上各组通孔的形状与基座3上各组通孔的形状相同。
[0066] 所述第一紧固件9由螺钉20、弹簧垫片21、陶瓷绝缘垫片22、不锈钢垫片23以及 陶瓷绝缘套管24组成。所述第一紧固件9穿过基座3上第一长圆形通孔1401、1402、1501、 1502和绝缘垫板5上第二长圆形通孔1701、1702、1801、1802将样品垫块601、602固定于所 述基座3的上面。所述样品垫块601、602平行设置,由于第一长圆形通孔1401、1402、1501、 1502和第二长圆形通孔1701、1702、1801、1802的形状为长圆形,所以样品垫块601在基座 3上的位置可以在一定范围内左右调节,因此样品垫块601、602之间的距离也可以在一定 范围内调节,以适应不同长度的样品。
[0067] 如图3a和3b所示为一个样品温度计模块801、802的组装示意图。所述样品温度 计模块801、802有两个,结构相同。样品温度计模块801、802包括热电偶250U2502和调 节模块,所述调节模块包括双芯陶瓷管26、滑动支板27、固定支板28、弹簧29、螺栓30和螺 母31。所述滑动支板27和固定支板28的尺寸和形状相同,滑动支板27和固定支板28的 两端分别设置有两个圆形通孔:第三通孔320U3202和第四通孔3301、3302,其中滑动支板 27上的第三通孔320U3202和固定支板28上的第四通孔330U3302位置相互对应。组装 单个样品温度计模块801时先将热电偶250U2502的两臂分别穿过双芯陶瓷管26的两个 空芯,再将双芯陶瓷管26靠近热电偶2501、2502测温端34的一端穿过第三通孔3201后用 高温修补剂35将其垂直固定在滑动支板27上;再将双芯陶瓷管26的另一端先后穿过弹簧 29和第四通孔3301 ;将螺栓30依次穿过第四通孔3302、与螺栓配合的螺母31和第三通孔 3202,从而完成温度计模块801组装。按照同样方式,完成另一温度计模块802的组装。
[0068] 如图4所示为将样品温度计模块801、802安装到基座3上的示意图。将温度计模 块801、802的双芯陶瓷管26靠近样品热电偶测温端的一端,从第一通孔1601U602和第二 通孔1901、1902穿过,并将螺栓30旋入基座上对应的螺丝孔36中,以把上述温度计模块 801、802固定到基座3上,其中,热电偶测温端34穿出绝缘垫板5的高度大于样品垫块601、 602的高度,最后,旋紧螺母31以将固定支板28固定在螺母31和螺栓30的头部之间。此 时,滑动支板27可以带动其所固定的热电偶2501、2502沿螺栓30上下移动,借助弹簧29 的弹性,热电偶测温端34可以和样品条13紧密接触。
[0069] 最后,将样品座1与样品杆2连接在一起构成完整的样品台,如图1所不。
[0070] 样品条13安装到所述样品台上的过程如下:
[0071] 将样品条13的两端分别置于两个样品垫块601、602上,所述样品条13的端部应 位于所述样品垫块601、602的顶面中部,使用第二紧固件12将温差加热器垫块11与所述 样品垫块601、602固定连接,从而将样品条13固定。此时,热电偶测温端34从下方与样品 条13弹性接触。
[0072] 如图5所示为本发明提供的热电性能检测装置。所述热电性能检测装置除了放置 样品台的真空室46外,还包括测量及控制仪表系统和计算机控制与数据采集系统。位于真 空室中的所述样品台的热电偶2501、2502连接到位于真空室外的热电偶参考端43。测量及 控制仪表系统包括第一电压测量表40、第二电压测量表41、第三电压测量表42、第一温差 加热器程控电源4401和第二温差加热器程控电源4402。计算机控制与数据采集系统为与 所述测量及控制仪表系统相连的计算机45。其中,所述样品台的样品杆2上带有主加热器 37和样品杆热电偶38,它们与控温仪39相连,用于控制基座3的温度。所述样品台的热电 偶250U2502通过热电偶引出线及铜线与第一电压表40、第二电压表41以及第三电压表 42相连。所述第一电压表40和第二电压表41分别用于读取热电偶2501和热电偶2502的 测温电压信号;所述第三电压表42用于读取热电电压信号AU,上述热电电压信号由两组T 型热电偶的铜臂端取出。
[0073] 样品条13的热电势可以表达为:
[0074] S(Tave) =-AU(T2,T1)/AT+SCu(Tave) (1)
[0075] 其中S(T)和Seu⑴分别是样品条13和T型热电偶铜臂端的热电势,?\和T 2分别 是样品热电偶测量得到的样品条两端的温度,为样品条13两端的温差。
[0076] 实施例1
[0077] 测量构成T型热电偶负极的康铜合金片(美国Omega公司制造)在310K -400K 温度范围内的热电性能,康铜合金片的厚度为〇. 25_ :
[0078] (1)按照上述样品台的组装过程完成样品台的组装;
[0079] (2)将样品条13固定于所述样品台上:将样品条13的两端分别置于两个样品垫 块601、602上,所述样品条13的端部应位于所述样品垫块601、602的顶面中部,使用第二 紧固件12将温差加热器垫块11与所述样品垫块601、602固定连接,从而将样品条13固定。 此时,热电偶温度计的测温端34从下方与样品条13弹性接触。在测量过程中在样品热电 偶测温端34与样品条13接触的部分施加真空导热脂如Apiezon Η可以改善热电偶2501、 2502的测温效果。
[0080] (3)将样品台安装于真空室46内,开启真空泵,使得真空室的真空度达到1X10 5 托。
[0081] (4)采用准稳态模式对样品条13的热电性能进行测量,记录测量数据:
[0082] a开启计算机45的控制程序,确定测量起始温度点、温度间隔等参数:热电势测量 采用准稳态模式进行,当程序开始运行后,利用控温仪控制样品座基座3的温度为T SET,当 样品条13的平均温度(由两个样品热电偶温度计测量到的温度平均得到)稳定后,开启 温度梯度加热模块701的加热器,并连续记录样品条13两端的温度(1\和T 2)和热电电压 ΛU随时间的变化,当样品两端的温差达到设定值△ Ts时,关闭加热器,继续记录样品两端 的温度和热电电压随温度的变化。实际测量过程中样品条两端的温度、温差、热电电压随时 间变化的情形如图6所示。其中,图6(a)显示的是热电偶250U2502所测量到的样品两端 的温度随时间的变化;样品两端的温差ΛΤ和热电电压AU随时间的变化分别如图6(b)和 图6(c)所示,从图中可以看出,当开启加热器后,随着Λ T逐渐增加,AU的绝对值也相应 增加;当ΔΤ达到设定值八心后,关闭温差加热器,ΛΤ逐渐减小,AU的绝对值也相应减 小。在热电势测量过程中,可以只启动样品条一侧的加热器,也可以先后启动样品条两侧的 加热器以获取数据;
[0083] b重复步骤a直至完成所有设定温度点的测量,计算机45控
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