一种热电器件热电性能的测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及热电器件性能测试技术领域，尤其涉及一种热电器件热电性能的测试装置及测试方法，测试装置包括热电器件、测试垫块、水冷套、水冷板、温度调控组件、测试电路；待检测的热电器件固定在所述水冷套内；所述热电器件上设有加热组件，所述加热组件与所述水冷套上端密封连接，所述加热组件对热电器件加热，使热电器件达到实验要求温度；所述热电器件底面与所述测试垫块固定连接，所述测试垫块底面与所述水冷板固定连接；本发明专利技术实现了热电器件在高温无氧环境中的热电性能测试；通过温度调控组件及水冷板的设置有效的使热电器件的形成温度稳定的冷热端；温度调控组件可及时对热电器件进行温度监控和调节，使热电器件能达到实验所需测试温度。

A Testing Device and Method for Thermoelectric Performance of Thermoelectric Devices

【技术实现步骤摘要】
一种热电器件热电性能的测试装置及测试方法
本专利技术涉及热电器件性能测试
，尤其涉及一种热电器件热电性能的测试装置及测试方法。
技术介绍
热电转换技术作为一种绿色环保的发电技术受到各界越来越广泛的关注，并且已经成功应用在航天航空、交通运输和热力发电等领域。热电转换技术的核心部分就是热电器件，目前有大量研究工作对热电器件在低温环境和低温差条件下的热电输出性能进行了实验评估，而对热电器件应用在高温无氧环境下发电效率的实验研究还较少。因为对热电器件在高温无氧环境下的热电性能进行评价，需要长时间维持稳定的大温度梯度和无氧环境，并且由于热电器件的冷热端表面的温度很难保证均匀、冷热端温度的准确控制、热辐射和对流传热很难避免等因素导致测试时容易产生较大的测试误差。因此，急需一种可以对热电器件在高温无氧环境下进行热电性能测试的装置及测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种热电器件热电性能的测试装置及测试方法，用以测试热电器件在高温无氧环境中的热电性能。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种热电器件热电性能的测试装置，包括热电器件、测试垫块、水冷套、水冷板、温度调控组件、测试电路；所述热电器件固定在所述水冷套内；所述热电器件上方设有加热组件，所述加热组件与所述水冷套上端密封连接，所述加热组件对所述热电器件加热，使所述热电器件达到实验要求温度；所述热电器件底面与所述测试垫块固定连接，所述测试垫块底面与所述水冷板固定连接，所述水冷板与所述水冷套下端密封连接，所述水冷板吸收所述测试垫块的温度，使所述测试垫块及所述热电器件上下表面产生温差；所述水冷套上设有真空泵接口及惰性气体进入口，所述真空泵接口处接有真空泵，所述惰性气体进入口处接有惰性气体泵入泵；在所述水冷套上端被所述加热组件密封下端被所述水冷板密封条件下，启动所述真空泵及惰性气体泵入泵使所述水冷套内形成无氧环境；所述温度调控组件通过热电偶与所述加热组件、热电器件、测试垫块连接，监测所述加热组件、热电器件、测试垫块的温度；所述温度调控组件可调整所述加热组件的温度，以使热电器件的温度达到实验测试温度；所述热电器件的上下表面分别连接在用以测量热电器件的性能参数的测试电路中。进一步，所述加热组件包括石英灯、透光片、加热体；所述透光片固定在所述水冷套内，且所述透光片与所述水冷套密封连接；所述透光石片下方设有加热体，所述加热体底面固定在所述热电器件顶面上；所述水冷套上方设有石英灯，所述石英灯所发出的高温射线经所述透光片均布至所述加热体，所述加热体将温度均匀传递给所述热电器件。进一步，所述加热体为石墨加热体。进一步，所述透光片为蓝宝石片。进一步，所述透光片位于所述石英灯下方15mm处。进一步，在所述加热体与所述热电器件间设有绝缘陶瓷片，在所述测试垫块与所述热电器件间设有绝缘陶瓷片。进一步，所述温度调控组件包括数据采集器、计算机、石英灯控制器；所述数据采集器上设有四个热电偶，且四个热电偶分别连接在所述石墨加热体的上表面、测试垫块的下表面及两个所述绝缘陶瓷片上；在所述数据采集器检测到所述热电器件上的温度未达到实验要求时，所述数据采集器通过所述计算机将温度信息传输给所述石英灯控制器，所述石英灯控制器对所述石英灯的输出功率大小进行调控，使得所述热电器件的热、冷端温度达到实验要求并实现稳态。进一步，所述水冷套侧壁设有冷水流通夹层，所述水冷套上设有贯穿至所述冷水流通夹层的冷水入口与冷水出口。进一步，测试电路包括标准电阻、变阻器、电压表、电压表，所述标准电阻、变阻器与热电器件的上下两端面组成串联电路，所述第一电压表与标准电阻并联测试标准电阻两端的电压，所述第二电压表与变阻器并联测试变阻器两端电压。另一方面，本专利技术还包括一种热电器件热电性能的测试装置在大温度梯度无氧环境下对热电器件热电性能的测试方法，包括如下步骤：1)实验前，标定以下参数：回路电导线的电阻记为rz，标准电阻的阻值R1，测试垫块的表面积S、厚度d和热导率k；2)将热电器件、标准电阻、变阻器、第一电压表、第二电压表接入回路，采用伏安法进行测试；3)将实验装置置于搭建好的实验平台上进行实验，辐射加热之前，对水冷套进行水冷处理，注入惰性气体及抽真空处理，保持实验所需要的无氧环境；4)开启加热组件进行加热，若数据采集器检测到热电器件上的温度未达到实验要求，数据采集器通过计算机将温度信息石英灯控制器，石英灯控制器对石英灯的输出功率大小进行调控，使得热电器件的热、冷端温度达到实验要求并实现稳态；5)当热电器件处于稳定的高温环境且上下表面存在稳定的温差时，调整变阻器的阻值，待测试电路重新稳定后，同时记录第一电压表的值U1、第二电压表的值U2、测试垫块上、下表面的温度T1、T2。则回路中电流热电器件的输出电压U＝U2+I(rz+R1)，热电器件的输出功率P＝UI，热电器件低温端排出的热量热电器件的热电转换效率实施本专利技术具有如下有益效果：1.实现了对热电器件在高温无氧环境中的热电性能测试；2.通过温度调控组件及水冷板的设置有效的使热电器件的形成温度稳定的冷热端；3.温度调控组件可及时对热电器件进行温度监控和调节，使热电器件能达到实验所需测试温度；4.通过与热电器件的上下面连接的测试电路，可有效的测试出热电器件的各项热电性能参数。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的测试电路的连接结构示意图。图中：1-石英灯；2-透光片；3-加热体；4-绝缘陶瓷片；5-热电器件；6-测试垫块；7-水冷铜套；8-水冷板；9-惰性气体入口；10-真空泵接口；11-石英灯控制器；12-数据采集器；13-计算机；14-标准电阻；15-变阻器；16-第一电压表；17-第二电压表。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本专利技术实施例提供了一种热电器件热电性能的测试装置，包括热电器件5、测试垫块6、水冷套7、水冷板8、温度调控组件、测试电路。热电器件5固定在水冷套7内，热电器件5上方设有加热组件，加热组件将热电器件5进行加热，使热电器件5处于高温环境，加热组件与水冷套7密封连接。热电器件5底面与测试垫块6固定连接，并将温度传递给测试垫块6，测试垫块6底面与水冷板8固定连接，水冷板8吸收所述测试垫块6的温度，使测试垫块6及热电器件5上下表面形成冷热端，水冷板8与水冷套7密封连接，由于加热组件也与水冷套7密封连接，可使水冷套7内形成密封空间。水冷套7上设有真空泵接口10及惰性气体进入口9，真空泵接口10与真空泵连接，惰性气体进入口9与惰性气体泵入泵连接，在连接处可通过太空泥或密封胶密封，保证连接处的密闭性；在水冷套7上端被加热组件密封，下端被水冷板8密封条件下，启动真空泵及惰性气体泵入泵，将水冷套7内空气抽出并泵入惰性气体，保证水冷套7密封空间内内形成无氧环境。温度调控组件通过热电偶与加热组件、热电器件5、测试垫块6连接，用以监控加热组件、热电器件5、测试垫块6的温度情况，对温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电器件热电性能的测试装置，其特征在于：包括测试垫块(6)、水冷套(7)、水冷板(8)、温度调控组件、测试电路；待检测的热电器件(5)固定在所述水冷套(7)内；所述热电器件(5)上方设有加热组件，所述加热组件与所述水冷套(7)上端密封连接，所述加热组件对所述热电器件(5)加热，使所述热电器件(5)达到实验要求温度；所述热电器件(5)底面与所述测试垫块(6)固定连接，所述测试垫块(6)底面与所述水冷板(8)固定连接，所述水冷板(8)与所述水冷套(7)下端密封连接，所述水冷板(8)吸收所述测试垫块(6)的温度，使所述测试垫块(6)及所述热电器件(5)上下表面产生温差；所述水冷套(7)上设有真空泵接口(10)及惰性气体进入口(9)，所述真空泵接口(10)处接有真空泵，所述惰性气体进入口(9)处接有惰性气体泵入泵；在所述水冷套(7)上端被所述加热组件密封下端被所述水冷板(8)密封条件下，启动所述真空泵及惰性气体泵入泵使所述水冷套(7)内形成无氧环境；所述温度调控组件通过热电偶与所述加热组件、热电器件(5)、测试垫块(6)连接，监测所述加热组件、热电器件(5)、测试垫块(6)的温度；所述温度调控组件可调整所述加热组件的温度，以使热电器件(5)的温度达到实验测试温度；所述热电器件(5)的上下表面分别连接在用以测量热电器件(5)的性能参数的测试电路中。...

【技术特征摘要】
1.一种热电器件热电性能的测试装置，其特征在于：包括测试垫块(6)、水冷套(7)、水冷板(8)、温度调控组件、测试电路；待检测的热电器件(5)固定在所述水冷套(7)内；所述热电器件(5)上方设有加热组件，所述加热组件与所述水冷套(7)上端密封连接，所述加热组件对所述热电器件(5)加热，使所述热电器件(5)达到实验要求温度；所述热电器件(5)底面与所述测试垫块(6)固定连接，所述测试垫块(6)底面与所述水冷板(8)固定连接，所述水冷板(8)与所述水冷套(7)下端密封连接，所述水冷板(8)吸收所述测试垫块(6)的温度，使所述测试垫块(6)及所述热电器件(5)上下表面产生温差；所述水冷套(7)上设有真空泵接口(10)及惰性气体进入口(9)，所述真空泵接口(10)处接有真空泵，所述惰性气体进入口(9)处接有惰性气体泵入泵；在所述水冷套(7)上端被所述加热组件密封下端被所述水冷板(8)密封条件下，启动所述真空泵及惰性气体泵入泵使所述水冷套(7)内形成无氧环境；所述温度调控组件通过热电偶与所述加热组件、热电器件(5)、测试垫块(6)连接，监测所述加热组件、热电器件(5)、测试垫块(6)的温度；所述温度调控组件可调整所述加热组件的温度，以使热电器件(5)的温度达到实验测试温度；所述热电器件(5)的上下表面分别连接在用以测量热电器件(5)的性能参数的测试电路中。2.根据权利要求1所述的热电器件热电性能的测试装置，其特征在于：所述加热组件包括石英灯(1)、透光片(2)、加热体(3)；所述透光片(2)固定在所述水冷套(7)内，且所述透光片(2)与所述水冷套(7)密封连接；所述透光石片(2)下方设有加热体(3)，所述加热体(3)底面固定在所述热电器件(5)顶面上；所述水冷套(7)上方设有石英灯(1)，所述石英灯(1)所发出的高温射线经所述透光片(2)均布至所述加热体(3)，所述加热体(3)将温度均匀传递给所述热电器件(5)。3.根据权利要求2所述的热电器件热电性能的测试装置，其特征在于：所述加热体(3)为石墨加热体。4.根据权利要求2所述的热电器件热电性能的测试装置，其特征在于：所述透光片(2)为蓝宝石片。5.根据权利要求2所述的热电器件热电性能的测试装置，其特征在于：所述透光片(2)位于所述石英灯(1)下方15mm处。6.根据权利要求2所述的热电器件热电性能的测试装置，其特征在于：在所述加热体(3)与所述热电器件(5)间设有绝缘陶瓷片(4)，在所述测试垫块(6)与所述热电器件(5)间设有绝缘陶瓷片(4)。7.根据权利要求6所述的热电器件热电性能的测试装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：易法军，王章文，方国东，孟松鹤，解维华，金华，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23