一种薄膜热电器件性能测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的是一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统及方法，系统包括：待测薄膜热电器件1、热端上顶板2、热端上夹板3、热端下夹板5、热端支撑板固定螺母6、热端固定柱7、加热片8、热端下底板9、热端支撑板10、支撑底板11、冷端固定柱12、冷端支撑板13、半导体制冷片14、冷端下夹板15、冷端夹板固定螺母16、冷端下底板17、冷端上顶板18、冷端上夹板19、上位机控制模块20、下位机控制模块21、程控电阻箱22、电压表23及冷端支撑板固定螺母24。方法包括：1、调节所述冷端固定柱12按所述待测薄膜热电器件1尺寸进行冷端及热端固定。2、设定所述待测薄膜热电器件1的冷热端温度并进行温度控制。3、对所述程控电阻箱22进行阻值切换并记录电压值数据。4、根据阻值及电压数据计算开路电压、内阻、最大输出功率及塞贝克系数。按照尺寸本发明专利技术实现了对不同尺寸薄膜热电器件的测试并能够在上位机控制模块20准确实时显示待测器件的多种性能参数。示待测器件的多种性能参数。示待测器件的多种性能参数。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜热电器件性能测试系统及方法
(一)

[0001]本专利技术涉及的是一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统及方法，属于热电器件性能测试

(二)
技术介绍

[0002]热电材料是可以将热能和电能相互转换。且热电材料具有塞贝克效应和珀耳帖效应，利用塞贝克效应和珀耳帖效应可以制造出性能优异的热电器件。
[0003]柔性电子技术对于节约能源有着极为广大的发展前景，有希望广泛应用于能源、医疗等领域。但柔性电子技术的发展受制于可自供电、易携带、高可靠的超薄柔性电源的缺失。而薄膜热电转换技术可将人体或环境的热能转换为电能，具有体积小、无传动组件、无噪音、可全天候工作等优点，可以为柔性电子技术提供一种可行的解决方案。
[0004]薄膜热电器件的柔性结构能够满足柔性电子技术的需求，可以有效将微弱的热能转换成电能实现热能与电能的转换。
[0005]由于薄膜热电器件的结构较为特殊，表现为薄片状热电器件。目前市面上对于可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试的设备较少。例如已经公布的CN203011995U只能实现对薄膜热电器件开路电压的测试，不能实现内阻、塞贝克系数及最大输出功率的测试，且能够实现自动测试的测试系统较少。
[0006]因此，本专利技术提出了一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统及方法，可以通过调整冷热固定端间距实现对不同尺寸薄膜热电器件的性能自动测试，并能够在上位机上实时显示性能参数的测试结果。
(三)
技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能测试系统及方法，能够实现对薄膜热电器件性能参数的自动测试。
[0008]本专利技术的实现方案如下：
[0009]一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统，其特征在于，包括：待测薄膜热电器件1、热端上顶板2、热端上夹板3、热端下夹板5、热端固定柱7、加热片8、热端下底板9、热端支撑板10、支撑底板11、冷端固定柱12、冷端支撑板13、半导体制冷片14、冷端下夹板15、冷端下底板17、冷端上顶板18、冷端上夹板19、上位机控制模块20、下位机控制模块21、程控电阻箱22及电压表23；
[0010]所述待测薄膜热电器件1热端夹装于所述热端上顶板2与所述热端下底板9之间：
[0011]所述待测薄膜热电器件1冷端夹装于所述冷端上顶板18与所述冷端下底板17之间；
[0012]所述热端固定柱7固定于所述支撑底板11热端方向上；
[0013]所述支撑底板11冷端方向带有滑轨，所述冷端固定柱12可通过滑轨滑动至合适位置并固定；
[0014]所述热端下底板9底部留有凹槽，所述加热片8嵌于所述热端下底板9底部凹槽内；
[0015]所述冷端下底板17底部留有凹槽，所述半导体制冷片14嵌于所述冷端下底板17底部凹槽内；
[0016]所述程控电阻箱22及所述电压表23连接至所述下位机控制模块21；
[0017]所述下位机控制模块21通过通讯接口与所述上位机控制模块20连接；
[0018]所述下位机控制模块21包括测温电路、PWM驱动电路和控制电路；
[0019]所述测温电路由温度调理芯片与温度传感器组成；
[0020]所述PWM驱动电路通过调节PWM波占空比实现所述待测薄膜热电器件1热端与冷端的温度控制；
[0021]所述上位机控制模块20控制所述下位机控制模块21执行性能参数测试相关操作并将测得数据进行处理及显示。
[0022]一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能测试方法，其特征在于，包括；
[0023]将焊接上引线端的所述待测薄膜热电器件1热端夹装于所述热端上顶板2与热端下底板9之间并通过所述热端夹板固定螺母4固定；
[0024]移动所述冷端固定柱12，将所述待测薄膜热电器件1冷端夹装于所述冷端上顶板18与所述冷端下底板17之间并通过所述冷端夹板固定螺母16固定；
[0025]将所述待测薄膜热电器件1引线端与所述程控电阻箱22串联构成闭合回路，所述电压表23与所述程控电阻箱22并联；
[0026]将所述上位机控制模块20设定所述待测薄膜热电器件1的冷端与热端温度；
[0027]所述下位机控制模块21控制所述半导体制冷片14及所述加热片8对待测薄膜热电器件冷端与热端温度进行控制，并读取冷端与热端温度数据所述上位机控制模块20绘制温度
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时间曲线(T
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t曲线)并计算冷端与热端温差；
[0028]当所述待测薄膜热电器件冷端与热端温度达到设定值并保持稳定时，所述下位机控制模块21控制所述程控电阻箱22按设定步长进行负载阻值切换；
[0029]所述电压表23读取所述程控电阻箱22电压值；
[0030]所述上位机控制模块20根据测得所述程控电阻箱22上的电压值及所述程控电阻箱22的电阻值绘制所述待测薄膜热电器件1的电压
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电流曲线(V
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I曲线)及输出功率
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电流曲线(P
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I曲线)；
[0031]所述待测薄膜热电器件1的内阻即为所述上位机控制模块20根据所述电压
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电流曲线(V
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I曲线)计算的斜率，所述待测薄膜热电器件1的开路电压即为所述电压
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电流曲线(V
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I曲线)的截距；
[0032]根据开路电压及所述待测薄膜热电器件1的冷端与热端温差可计算得到塞贝克系数；
[0033]所述待测薄膜热电器件1的最大输出功率即为输出功率
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电流曲线(P
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I曲线)上输出功率最大值。
(四)附图说明
[0034]图1是一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统整体结构示意图；
[0035]图2是待测薄膜热电器件性能参数测试电路示意图。
(五)具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。
[0037]本专利技术的目的是提供一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统及方法，可以实现对薄膜热电器件的性能参数自动测试。
[0038]图1是一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统整体结构示意图，图2是待测薄膜热电器件性能参数测试电路示意图，如图1和图2所示，本专利技术所提供的一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统包括：待测薄膜热电器件1、热端上顶板2、热端上夹板3、热端夹板固定螺母4、热端下夹板5、热端支撑板固定螺母6、热端固定柱7、加热片8、热端下底板9、热端支撑板10、支撑底板11、冷端固定柱12、冷端支撑板13、半导体制冷片14、冷端下夹板15、冷端夹板固定螺母16、冷端下底板17、冷端上顶板18、冷端上夹板19、上位机控制模块20、下位机控制模块21、程控电阻箱22、电压表23及冷端支撑板固定螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能参数测试系统，其特征在于，包括：待测薄膜热电器件1、热端上顶板2、热端上夹板3、热端下夹板5、热端固定柱7、加热片8、热端下底板9、热端支撑板10、支撑底板11、冷端固定柱12、冷端支撑板13、半导体制冷片14、冷端下夹板15、冷端下底板17、冷端上顶板18、冷端上夹板19、上位机控制模块20、下位机控制模块21、程控电阻箱22及电压表23。2.根据权利要求1所述的一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能测试系统，其特征在于，包括：所述待测薄膜热电器件1热端夹装于所述热端上顶板2与所述热端下底板9之间；所述待测薄膜热电器件1冷端夹装于所述冷端上顶板18与所述冷端下底板17之间；所述热端固定柱7固定于所述支撑底板11热端方向上；所述支撑底板11冷端方向带有滑轨，所述冷端固定柱12可通过滑轨滑动至合适位置并固定；所述热端下底板9底部留有凹槽，所述加热片8嵌于所述热端下底板9底部凹槽内；所述冷端下底板17底部留有凹槽，所述半导体制冷片14嵌于所述冷端下底板17底部凹槽内；所述热端温度传感器放置于所述热端上夹板2、所述热端下夹板5之间；所述冷端温度传感器放置于所述冷端上夹板19、所述冷端下夹板15之间；所述程控电阻箱22及所述电压表23连接至所述下位机控制模块21；所述下位机控制模块21通过通讯接口与所述上位机控制模块20连接。3.根据权利要求1
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2所述的一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能测试系统，其特征在于，包括：所述温度传感器包括但不限于热电偶、热电阻等；所述程控电阻箱22为所有能够实现程控且调控范围及精度满足要求的程控电阻箱；所述电压表23为所有能够实现程控且精度满足需求的电压表。4.一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能测试方法，应用于权利要求1
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3任意一项所述的一种可用于薄膜热电器件的热电器件性能测试系统，其特征在于，包括：步骤1，将焊接上...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊显名，徐小弟，彭英，杜浩，赖华俊，江泽鑫，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：