一种快速检测热电材料塞贝克系数的便携式设备的制作方法

本发明属于热电材料测试领域，具体涉及一种快速检测热电材料塞贝克系数的便携式设备。

背景技术：

热电材料是在有温差的情况下利用塞贝克效应发电的材料，因此塞贝克系数的大小直接决定了热电材料性能的高低。塞贝克系数越高，材料的热电性能越好，热电转化效率越高。

塞贝克系数s的计算公式为：

其中，temp.b和temp.a分别为材料两端的温度；δv为材料在一定温差δt下的seebeck电势数据。

由以上公式可知，只要准确的测量了样品两端的温差和电势数据差就可以计算出材料的塞贝克系数，同时根据塞贝克系数的正负可以判断出材料的导电类型(p型或n型)。现有的热电材料塞贝克系数检测设备主要针对科研中的变温测试和均匀性测试，这些设备通常结构复杂、体积大，需要繁琐的装样和需要较长的测量时间，因此，我们迫切需要一种结构简单，可以随身携带，不需要装样的塞贝克系数快速检测装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小，便于携带和使用的快速检测热电材料塞贝克系数的便携式设备。

本发明所采用的技术方案是：

一种快速检测热电材料塞贝克系数的便携式设备，包括便携式主机，以及与便携式主机连接的热探笔和冷探笔；所述热探笔采集样品一端的温度和电势数据，所述冷探笔采集样品另一端的温度和电势数据；所述便携式主机接收上述温度数据以及热探笔、冷探笔的电势数据，并计算出热电材料的塞贝克系数；

所述热探笔包括热探笔探头和热探笔热电偶，所述热探笔探头与热探笔热电偶连接，在热探笔热电偶上设有加热模块；

所述冷探笔包括冷探笔探头和冷探笔热电偶，所述冷探笔探头与冷探笔热电偶连接。

本发明使用热探笔热电偶、冷探笔热电偶作为温度传感器，将热探笔热电偶插入热探笔探头的安装孔内、冷探笔热电偶插入冷探笔探头的安装孔内，在热探笔热电偶内有加热模块可以使热探笔探头、冷探笔探头出现温差；热探笔探头和冷探笔探头接触样品时，便携式主机的显示模块上可以直接显示样品的塞贝克系数和导电类型。

按上述方案，所述便携式主机包括壳体和置于壳体内的主控模块、数据采集模块、显示模块、电池组，所述主控模块分别与数据采集模块、显示模块、电池组连接；所述数据采集模块用于接收热探笔和冷探笔采集的温度数据以及热探笔和冷探笔的电势数据数据；所述电池组为加热模块供电；所述主控模块将数据传递给显示模块进行显示，显示模块显示电池组的电量、热探笔采集的温度、冷探笔采集的温度、塞贝克效应电压、塞贝克系数、材料的导电类型、数据采集日子等。该结构能确保数据准确采集与传递，确保测量的准确性。

按上述方案，所述电池组为可充电锂电池。

按上述方案，所述壳体包括上壳体和下壳体，在上壳体上设有开关，该开关控制电池组，使电池组为主控模块和加热模块供电；在下壳体上设有充电接口、热探笔航插、冷探笔航插，所述充电接口与电池组连接，所述热探笔航插、冷探笔航插与数据采集模块连接。

按上述方案，所述上壳体和下壳体通过卡扣连接，安装和拆卸非常方便。

按上述方案，所述主控模块、数据采集模块、显示模块安设在安装板上；所述电池组置于安装板下。该结构不仅能确保连接的可靠性，还能缩小装置占用体积、便于携带。

按上述方案，所述热探笔还包括热探笔笔套、热探笔热电偶航插、热探笔航插帽，所述热探笔笔套套于热探笔热电偶外，其一端与热探笔探头连接，另一端与热探笔热电偶航插连接，热探笔热电偶航插通过热探笔航插帽与热探笔航插连接；所述加热模块套在热探笔热电偶上，且置于热探笔热电偶与热探笔笔套之间；该结构能确保热探笔的经久耐用，提高整个装置的使用寿命。

按上述方案，所述冷探笔还包括冷探笔笔套、冷探笔热电偶航插、冷探笔航插帽，所述冷探笔笔套套于冷探笔热电偶外，其一端与冷探笔探头连接，另一端与冷探笔热电偶航插连接，冷探笔热电偶航插通过冷探笔航插帽与冷探笔航插连接；该结构能确保热探笔的经久耐用，提高整个装置的使用寿命。

本发明控制数据采集模块的采样精度，能确保测试结果的准确性。

本发明的有益效果在于：

仅包括便携式主机、热探笔和冷探笔，结构简单、且减小了整个设备的体积，便于携带和使用；

在热探笔的热探笔热电偶上设有加热模块，无需再对样品进行加热，提高了测量效率，简化了测量流程，也节约了测量时间；

使用时，只需将热探笔和冷探笔分别与样品的两端接触，通过加热模块对热探笔的热探笔热电偶加热即可进行测试，测试灵活快速，随时随地且无需繁琐的制样和装夹；

本发明可以用于科研中样品的快速评估和测量，也可以用于热电材料生产过程中的质量检测。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是快速检测热电材料塞贝克系数的便携式设备的结构示意图；

图2是便携式主机的分解图；

图3是冷探笔的分解图；

图4是热探笔的分解图；

图5是快速检测热电材料塞贝克系数的便携式设备的电气原理图；

图6是显示模块的显示界面；

其中：1、便携式主机；2、样品；3、冷探笔；4、热探笔；5、开关；6、上壳体；7、数据采集模块；8、安装板；9、电池组；10、下壳体；11、冷探笔航插；12、热探笔航插；13、充电接口；14、显示模块；15、冷探笔探头；16、冷探笔热电偶；17、冷探笔笔套；18、冷探笔热电偶航插；19、冷探笔航插帽；20、热探笔探头；21、热探笔热电偶；22、加热模块；23、热探笔笔套；24、热探笔热电偶航插；25、热探笔航插帽；26、主控模块；27、显示框。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种快速检测热电材料塞贝克系数的便携式设备，包括便携式主机1，以及与便携式主机1连接的热探笔4和冷探笔3；热探笔4采集样品一端的温度，并将该温度数据传递给便携式主机1；冷探笔3采集样品另一端的温度数据，并将该温度数据传递给便携式主机1；便携式主机1接收上述温度数据以及热探笔4、冷探笔3的电势数据，并计算出热电材料的塞贝克系数。

参见图2，便携式主机1包括壳体和置于壳体内的主控模块26、数据采集模块7、显示模块14、电池组9。壳体包括上壳体6和下壳体10，上下壳体通过卡扣卡合连接；在上壳体6上设有开关5，该开关5控制电池组9的开启与关闭，使电池组9为主控模块26和热探笔4的加热模块22供电；在下壳体10上设有充电接口13、热探笔航插12、冷探笔航插11，充电接口13与电池组9连接，便于为电池组9充电，热探笔航插12、冷探笔航插11与数据采集模块7连接。主控模块26分别与数据采集模块7、显示模块14、电池组9连接；数据采集模块7数据采集模块用于接收热探笔4和冷探笔3采集的温度数据以及热探笔4和冷探笔3的电势数据数据；主控模块26将数据传递给显示模块14进行显示，显示模块14显示电池组9的电量、热探笔4采集的温度、冷探笔3采集的温度、塞贝克效应电压、塞贝克系数、材料的导电类型、数据采集日子等，操作人员通过上壳体6上的显示框27读取显示模块14显示的数据。为了便于安设和减少体积，将主控模块26、数据采集模块7、显示模块17安设在安装板8上，电池组9安设在安装板8下。

参见图3，冷探笔3包括冷探笔探头15、冷探笔热电偶16、冷探笔笔套17、冷探笔热电偶航插18、冷探笔航插帽19；冷探笔热电偶16的一端插入冷探笔探头15的安装孔内，冷探笔热电偶16的另一端与冷探笔热电偶航插18连接；冷探笔笔套17套于冷探笔热电偶16外，其一端与冷探笔探头15螺纹连接，另一端与冷探笔热电偶航插18螺纹连接；冷探笔热电偶航插18通过冷探笔航插帽19与便携式主机1的冷探笔航插11连接。

参见图4，热探笔4包括热探笔探头20、热探笔热电偶21、加热模块22、热探笔笔套23、热探笔热电偶航插24、热探笔航插帽25，热探笔热电偶21的一端插入热探笔探头20的安装孔内与热探笔探头20连接，热探笔热电偶21的另一端与热探笔热电偶航插24连接，热探笔热电偶航插24通过热探笔航插帽25与便携式主机1的热探笔航插12连接；热探笔笔套23套于热探笔热电偶21外，其一端与热探笔探头20螺纹连接，其另一端与热探笔热电偶航插24螺纹连接；加热模块22套在热探笔热电偶21上，且置于热探笔热电偶21与热探笔笔套23之间，加热模块22用于对热探笔热电偶21加热，当热探笔探头20与样品2接触时，样品2与热探笔探头20、热探笔热电偶21具有相同的温度。

本发明中，电池组9为可充电锂电池。加热模块22为电阻丝加热棒。

使用时，打开开关5，电池组9为加热模块22供电，加热模块22为热探笔热电偶21加热，待热探笔热电偶21升温到40度以上时(从显示模块14上可以读出)便可,进行测量，热探笔探头20和冷探笔探头15同时压在样品2表面，与样品2直接接触，保持3到5秒钟，从显示模块14上读出样品2的塞贝克系数值和样品2的导电类型，使用非常方便。

本发明所采用的原理为：

打开设备后，热探笔4内的电阻丝通电加热使热探笔探头20的温度逐渐升高，便携式主机1内的数据采集模块7通过插入冷热探笔探头内的热电偶检测到样品2两端的温度。当冷热探头和样品2接触时，样品2表面的温度和冷热探头的温度一致，从而计算样品2表面两接触处的温差；同时通过冷热探头内部的热电偶正极线检测到两接触处的电势差，并最终计算出样品2的塞贝克系数。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。