熱電材料測試儀的製作方法

2023-09-20 06:00:10 1

專利名稱：熱電材料測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱電材料，尤其涉及一種能方便地測量熱電材料的電導率和溫差電動 勢、工作效率高、測量準確的熱電材料測試儀。
背景技術：
熱電材料是一種能夠實現熱能和電能之間直接轉換的特殊功能材料，它具有塞 貝克效應、帕爾帖效應和湯姆孫效應。湯姆遜效應是導體兩端有溫差時產生電勢的現象，帕 爾帖效應是帶電導體的兩端產生溫差(其中的一端產生熱量，另一端吸收熱量)的現象，兩 者結合起來就構成了塞貝克效應。熱電材料熱電性能的重要指標就是溫差電動勢和電導 率，要測量這些指標涉及應用電子技術及熱工技術，是一個複雜的工程，目前還沒有一種結 構簡單、操作方便、測量精確的設備，這在一定程度上影響了熱電材料的廣泛應用。

發明內容
本發明主要解決原有測量熱電材料的重要指標的設備結構複雜、操作不方便、測 量精確度也不高、不適用於工業化生產的技術問題；提供一種結構簡單、操作方便、測量精 確且適用於工業化生產的熱電材料測試儀。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的本發明包括工作 臺及設於工作檯上的箱體、電導率測量裝置和溫差電動勢測量裝置，所述的箱體的前面板 上嵌裝有低阻測量表、電壓測量表和溫度顯示錶，所述的低阻測量表的電流輸出端、電壓輸 入端和電導率測量裝置電連接，所述的溫差電動勢測量裝置上設有電加熱元件和溫度傳感 器，所述的電加熱元件和設於箱體內的電源模塊電連接，所述的溫度傳感器和溫度顯示錶 電連接，所述的電壓測量表和溫差電動勢測量裝置電連接。工作檯上放置電導率測量裝置 和溫差電動勢測量裝置便於測試操作，箱體上嵌裝各種儀表便於邊操作邊讀數，確保測試 的便利及準確性。作為優選，所述的電導率測量裝置包括滑槽和左電極、右電極，所述的滑槽的一端 設有固定支承座，滑槽上設有滑動支承座，滑動支承座和固定支承座對稱設置，左電極、右 電極分別設在固定支承座和滑動支承座上，左電極、右電極分別通過導線和所述的低阻測 量表的兩個電流輸出端相連。需要測試的熱電材料一般是呈長條狀的，測試時，被夾裝在 左、右電極之間，低阻測量表通過兩個電流輸出端輸出電流給夾裝在左、右電極之間的熱電 材料。滑動支承座可以在滑槽上左右滑動，以調整左、右電極之間的距離，可以測試不同長 度的熱電材料。作為優選，所述的電導率測量裝置包括一塊絕緣的電壓測量板，電壓測量板上設 有兩個間隔有一段距離的電壓測量針，兩個電壓測量針分別通過導線和所述的低阻測量 表的兩個電壓輸入端相連。為了便於計算，兩個電壓測量針之間的距離一般取整數值，如 10cm、20cm等。當熱電材料通電流時，將電壓測量針接觸到熱電材料的不同部位就能測得不 同部位產生的電壓值，從低阻測量表直接讀取電阻值。通過電壓測量板可方便地測得熱電材料不同段、不同側面的電壓值，測量既精確又方便。根據相關公式，就能計算出熱電材料 的電導率。作為優選，所述的滑槽上方設有和滑槽平行的絲杆，絲杆穿過所述的滑動支承座， 絲杆的一端和所述的固定支承座相連，絲杆的另一端穿出滑槽的端壁並且絲杆的這一端上 連接有搖柄。通過轉動搖柄，可旋轉絲杆，進而使滑動支承座進行左、右滑動，使得調整滑動 支承座的位置變得更加方便、更加省力。作為優選，所述的固定支承座和滑動支承座的相對側面上嵌裝有平面軸承，固定 支承座和滑動支承座內均設有橡膠墊，橡膠墊墊在平面軸承的後面，兩個平面軸承的相對 面上設有限位圈，所述的左電極、右電極分別設於左側限位圈、右側限位圈的底部。熱電材 料的端頭正好伸入限位圈內，定位更方便。通過平面軸承和橡膠墊的設置，使得夾裝熱電材 料時夾裝位置有個伸縮度，避免對熱電材料產生磨損。作為優選，所述的滑動支承座的底面呈倒置的「幾」字型，底面中間的下凸塊卡在 所述的滑槽內，下凸塊兩側的底面上設有凹槽，所述的凹槽卡在滑槽的側壁上，所述的滑動 支承座上設有和滑槽垂直的定位螺栓，定位螺栓穿過所述的凹槽。這種結構使得滑動支承 座和滑槽之間有三個滑動面，確保滑動更加順利，安裝更加牢固。當移動到需要的夾裝位置 時，可通過擰緊螺栓，使螺栓的尾端頂住滑槽側壁的頂面上，更有利於固定夾裝位置，避免 滑動支承座發生移動。作為優選，所述的溫差電動勢測量裝置包括底座及與底座垂直的支架，底座上設 有長條狀的底面呈弧形的定位凹槽，定位凹槽的槽底嵌裝有一個電壓測量端子，底座內設 有和該電壓測量端子相連的電加熱元件和溫度傳感器，所述的支架上設有升降裝置及和升 降裝置相連的測量頭，測量頭內設有另一個電壓測量端子及和該電壓測量端子相連的電加 熱元件、溫度傳感器，兩個電壓測量端子的上、下位置相對應並且分別通過導線和電壓測量 表的電壓輸入端相連。呈弧形的定位凹槽便於卡裝圓柱狀的熱電材料，定位更方便。通過 升降裝置可使測量頭上、下移動。測量時，測量頭下降，其上的電壓測量端子和放在定位凹 槽上的熱電材料的上部接觸，定位凹槽上的電壓測量端子和熱電材料的下部接觸。這時，通 過電加熱元件對這兩點之間的熱電材料進行加熱，加熱到的溫度由箱體上的溫度顯示錶顯 示，加熱一段時間後通過電壓測量表讀取該溫度下熱電材料產生的電壓。採用這種結構進 行測量，使得每個釐米的熱電材料的導電性都能測量。作為優選，所述的支架頂部水平凸出形成橫梁，橫梁位於定位凹槽的上方，所述的 升降裝置包括設於支架內的相嚙合的齒輪和齒條，齒條穿過橫梁並和所述的底座垂直，所 述的測量頭連接在齒條尾端，所述的支架側面設有和齒輪同軸相連的手柄。扳動手柄，可以旋 轉齒輪，從而使齒條作上、下升降，確保升降測量頭的操作更加方便，升降的位置也更易操作。作為優選，所述的電壓測量表為萬能表。萬能表的測量精度更高。作為優選，所述的電加熱元件為電熱管。製作更加方便。本發明的有益效果是結構簡單且巧妙，易於操作，成本較低，測量方便，測量精 確，適用於需要用到熱電材料的工業化生產中，而且有利於熱電材料的廣泛應用。


圖1是本發明的一種主視結構示意圖。
圖2是本發明中電導率測量裝置的一種主視結構示意圖。圖3是本發明中電導率測量裝置中的滑動支承座和滑槽的一種連接結構示意圖。圖4是本發明中溫差電動勢測量裝置的一種主視結構示意圖。圖5是本發明中溫差電動勢測量裝置的一種立體結構示意圖。圖中1.電導率測量裝置，2.滑槽，3.左電極，4.右電極，5.固定支承座，6.滑動 支承座，7.電壓測量板，8.電壓測量針，9.絲杆，10.搖柄，11.平面軸承，12.橡膠墊，13.下 凸塊，14.凹槽，15.定位螺栓，20.溫差電動勢測量裝置，21.底座，22.支架，23.定位凹槽， 24.電壓測量端子，25.測量頭，26.橫梁，27.齒條，28.手柄，100.工作檯，200.箱體，201. 低阻測量表，202.電壓測量表，203.溫度顯示錶。
具體實施例方式下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 本實施例的熱電材料測試儀，如圖1所示，包括工作檯100及安裝於工 作臺100上的箱體200，箱體靠工作檯的後側，箱體200的前面板上從左到右嵌裝有兩個溫 度顯示錶203、電壓測量表202和低阻測量表201，工作檯的前側安裝有電導率測量裝置1 和溫差電動勢測量裝置20。低阻測量表201的電流輸出端、電壓輸入端和電導率測量裝置 1電連接，溫差電動勢測量裝置3上安裝有電加熱元件和溫度傳感器，電加熱元件和安裝於 箱體200內的電源模塊電連接，溫度傳感器和溫度顯示錶203電連接，電壓測量表202和溫 差電動勢測量裝置3電連接。如圖2所示，電導率測量裝置1包括滑槽2和一塊絕緣的電壓測量板7。滑槽2 的一端安裝有固定支承座5，滑槽2上滑動安裝有滑動支承座6，滑動支承座6的底面呈倒 置的「幾」字型，如圖3所示，底面中間的下凸塊13卡在滑槽2內，下凸塊13兩側的底面上 開有凹槽14，凹槽14卡在滑槽2的側壁上，滑動支承座6上裝有和滑槽2垂直的定位螺栓 15，定位螺栓15穿過凹槽14。滑槽2上方有和滑槽2平行的絲杆9，絲杆9穿過滑動支承 座6，絲杆9的一端和固定支承座5相連，絲杆9的另一端穿出滑槽的端壁並且絲杆的這一 端上連接有搖柄10。滑動支承座6和固定支承座5對稱設置，固定支承座5和滑動支承座 6的相對側面上嵌裝有平面軸承11，固定支承座5和滑動支承座6內均有橡膠墊12，橡膠墊 12墊在平面軸承11的後面，兩個平面軸承11的相對面上連接有限位圈，左側的限位圈、右 側的限位圈的底部分別安裝有左電極3和右電極4，左電極3、右電極4分別通過導線和箱 體上的低阻測量表201的兩個電流輸出端相連。如圖1所示，電壓測量板7上裝有兩個間 隔為IOcm的電壓測量針8，兩個電壓測量針8分別通過導線和低阻測量表201的兩個電壓 輸入端相連。如圖4、圖5所示，溫差電動勢測量裝置20包括底座21及和底座21相連的、垂直 於底座的支架22。底座21上安裝有一個長條狀的凸塊，凸塊上開有延其長度方向延伸的底 面呈弧形的定位凹槽23，定位凹槽23的槽底嵌裝有一個電壓測量端子24，底座21內裝有 和該電壓測量端子24相連的電熱管和溫度傳感器，電熱管通過開關、導線和安裝於箱體內 的電源模塊相連，溫度傳感器通過導線和安裝於箱體上的一個溫度顯示錶203相連。如圖 5所示，支架22頂部水平凸出形成橫梁26，橫梁26位於底座上的定位凹槽23的上方。支 架22內安裝有相嚙合的齒輪和齒條27，支架22的側面安裝有和齒輪同軸相連的手柄28，齒條27穿過橫梁26並和底座21垂直，齒條27尾端連接有測量頭25，測量頭25內安裝有 另一個電壓測量端子及和該電壓測量端子相連的電熱管、溫度傳感器，電熱管通過開關、導 線和安裝於箱體內的電源模塊相連，溫度傳感器通過導線和安裝於箱體上的另一個溫度顯 示表203相連。兩個電壓測量端子的上、下位置相對應並且分別通過導線和箱體上的電壓 測量表202的電壓輸入端相連，本實施例中電壓測量表202採用萬能表。工作過程需要測試的熱電材料呈長條的圓柱體，熱電材料為碲化鉍基熱電材料。一、先測其電導率。1、用遊標卡尺在圓柱體的上、中、下位置測試其直徑D，取平均值。2、將圓柱體的熱電材料的一端頂在電導率測量裝置的左電極，搖動搖柄，使滑動 支承座向左滑動，直到右電極頂住熱電材料的另一端，這樣熱電材料就被夾在左、右電極之 間，接通箱體上低阻測量表的電源，給熱電材料通電流。3、拿取電壓測量板，使其上的電壓測量針和熱電材料的測面接觸，兩個電壓測量 針之間的熱電材料的電壓輸送給低阻測量表，低阻測量表上顯示電阻值。接觸熱電材料的 三個不同測面位置，讀取三個電阻值，求平均值。
ι 414、根據公式τ 一J1，其中R為上面求出的平均電阻值、d為上面求
Cr= R · π·
出的平均直徑值，L為兩個電壓測量針之間的間距，即為10cm，求出熱電材料的電導率。二、再測其溫差電動勢。1、將圓柱體的熱電材料放入溫差電動勢測量裝置的定位凹槽內，使其側面和位於 定位凹槽槽底的電壓測量端子接觸。2、打開開關，給電熱管通電。3、旋轉手柄，使測量頭下降，直到測量頭上的電壓測量端子也和熱電材料的側面 接觸。4、箱體上的兩個溫度顯示錶分別顯示熱電材料的上、下側面的溫度值，箱體上的 萬用表顯示電壓值，不同的溫差對應不同的電壓值，從而獲得熱電材料的溫差電動勢。
權利要求
1.一種熱電材料測試儀，其特徵在於包括工作檯(100)及設於工作檯(100)上的箱體 (200)、電導率測量裝置(1)和溫差電動勢測量裝置(20)，所述的箱體(200)的前面板上嵌 裝有低阻測量表(201)、電壓測量表(202)和溫度顯示錶(203)，所述的低阻測量表(201)的 電流輸出端、電壓輸入端和電導率測量裝置(1)電連接，所述的溫差電動勢測量裝置(3)上 設有電加熱元件和溫度傳感器，所述的電加熱元件和設於箱體(200)內的電源模塊電連接， 所述的溫度傳感器和溫度顯示錶(203 )電連接，所述的電壓測量表(202 )和溫差電動勢測 量裝置(3)電連接。
2.根據權利要求1所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的電導率測量裝置(1)包 括滑槽(2)和左電極(3)、右電極(4)，所述的滑槽(2)的一端設有固定支承座(5)，滑槽(2) 上設有滑動支承座(6 )，滑動支承座(6 )和固定支承座(5 )對稱設置，左電極(3 )、右電極(4 ) 分別設在固定支承座(5)和滑動支承座(6)上，左電極(3)、右電極(4)分別通過導線和所述 的低阻測量表(201)的兩個電流輸出端相連。
3.根據權利要求1或2所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的電導率測量裝置 (1)包括一塊絕緣的電壓測量板(7)，電壓測量板(7)上設有兩個間隔有一段距離的電壓測 量針(8)，兩個電壓測量針(8)分別通過導線和所述的低阻測量表(201)的兩個電壓輸入端 相連。
4.根據權利要求2所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的滑槽(2)上方設有和滑 槽(2)平行的絲杆(9)，絲杆(9)穿過所述的滑動支承座(6)，絲杆(9)的一端和所述的固定 支承座(5)相連，絲杆(9)的另一端穿出滑槽的端壁並且絲杆的這一端上連接有搖柄(10)。
5.根據權利要求2或4所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的固定支承座(5)和 滑動支承座(6)的相對側面上嵌裝有平面軸承(11)，固定支承座(5)和滑動支承座(6)內均 設有橡膠墊(12)，橡膠墊(12)墊在平面軸承(11)的後面，兩個平面軸承(11)的相對面上設 有限位圈，所述的左電極(3)、右電極(4)分別設於左側限位圈、右側限位圈的底部。
6.根據權利要求2或4所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的滑動支承座(6)的 底面呈倒置的「幾」字型，底面中間的下凸塊(13)卡在所述的滑槽(2)內，下凸塊(13)兩側 的底面上設有凹槽(14)，所述的凹槽(14)卡在滑槽(2)的側壁上，所述的滑動支承座(6)上 設有和滑槽(2)垂直的定位螺栓(15)，定位螺栓(15)穿過所述的凹槽(14)。
7.根據權利要求1所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的溫差電動勢測量裝置 (20)包括底座(21)及與底座(21)垂直的支架(22)，底座(21)上設有長條狀的底面呈弧形 的定位凹槽(23)，定位凹槽(23)的槽底嵌裝有一個電壓測量端子(24)，底座(21)內設有和 該電壓測量端子(24)相連的電加熱元件和溫度傳感器，所述的支架(22)上設有升降裝置 及和升降裝置相連的測量頭(25)，測量頭(25)內設有另一個電壓測量端子及和該電壓測 量端子相連的電加熱元件、溫度傳感器，兩個電壓測量端子的上、下位置相對應並且分別通 過導線和所述的電壓測量表(202)的電壓輸入端相連。
8.根據權利要求7所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的支架(22)頂部水平凸出 形成橫梁(26)，橫梁(26)位於定位凹槽(23)的上方，所述的升降裝置包括設於支架(22)內 的相嚙合的齒輪和齒條(27)，齒條(27)穿過橫梁(26)並和所述的底座(21)垂直，所述的測 量頭(25)連接在齒條(27)尾端，所述的支架(22)的側面設有和齒輪同軸相連的手柄(28)。
9.根據權利要求1或7或8所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的電壓測量表(202)為萬能表。
10.根據權利要求1或7或8所述的熱電材料測試儀，其特徵在於所述的電加熱元件為電熱管。
全文摘要
本發明涉及一種熱電材料測試儀，包括工作檯及設於工作檯上的箱體、電導率測量裝置和溫差電動勢測量裝置，箱體的前面板上嵌裝有低阻測量表、電壓測量表和溫度顯示錶，低阻測量表的電流輸出端、電壓輸入端和電導率測量裝置電連接，溫差電動勢測量裝置上設有電加熱元件和溫度傳感器，電加熱元件和設於箱體內的電源模塊電連接，溫度傳感器和溫度顯示錶電連接，電壓測量表和溫差電動勢測量裝置電連接。本發明結構簡單且巧妙，易於操作，成本較低，測量方便，測量精確，適用於需要用到熱電材料的工業化生產中，有利於熱電材料的廣泛應用。
文檔編號G01R1/04GK102004123SQ201010517660
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月25日 優先權日2010年10月25日
發明者溫漢軍 申請人:常山縣萬谷電子科技有限公司