[发明专利]微尺度样品的热电势测量电路、平台及方法

权利要求书

1.一种微尺度样品的热电势测量电路，其特征在于，包括：

交流电流源，用于向加热器输出角频率为ω的交流电流，在样品两端产生角频率为2ω的交流温差和交流热电电压信号；

直流电流源，用于向电阻温度计中输出直流电流；

锁相放大器，用于检测所述交流热电电压信号的幅度、相位，以及两个电阻温度计产生的电压波动信号的幅度、相位，以根据所述交流热电电压信号的幅度、相位，及所述电压波动信号的幅度、相位计算所述微尺度样品的表观热电势以及热电势：

S＝S_ap+S_wire＝±|U_TE|/|T_Δ|+S_wire，

其中，S表示被测试样品、也即微尺度样品的热电势，|U_TE|是所述交流热电电压信号的幅度，|T_Δ|为所述交流温差信号的幅度，S_ap为表观热电势，S_wire是导线的热电势，当交流温差信号的相位Φ_Δ与交流热电电压的相位Φ_TE相位差的绝对值为0°时，|U_TE|/|T_Δ|前面的符号取负，当Φ_Δ与Φ_TE间相位差的绝对值为180°时，|U_TE|/|T_Δ|前面的符号取正；

其中，所述微尺度样品的热电势测量电路还包括：矩阵开关和计算机，所述计算机用于控制所述直流电流源、交流电流源、锁相放大器和矩阵开关的运行；

其中，为了获得所述两个电阻温度计之间的交流温差信号的幅度和相位，直流电流源先后向两个电阻温度计中通入直流电流，锁相放大器依次检测出所述两个电阻温度计两端交流电压的波动幅度和相位，进一步计算出所述两个电阻温度计交流电阻的波动幅度和相位，结合标定的第一电阻随温度变化曲线及第二电阻随温度变化曲线，得到两个电阻温度计所处位置交流波动温度的幅度和相位，并进一步求得两个电阻温度计之间的交流温差信号的幅度和相位；

所述交流温差信号的相位Φ_Δ由如下公式给出：

cosΦ_Δ＝(|T₁|·cosφ₁-|T₂|·cosφ₂)/|T_Δ|，

sinΦ_Δ＝(|T₁|·sinφ₁-|T₂|·sinφ₂)/|T_Δ|，

其中，|T₁|和φ₁为第一电阻温度计测量的温度信号交流分量的幅度和相位，|T₂|和φ₂为第二电阻温度计测量的温度信号交流分量的幅度和相位，|T_Δ|是所述交流温差信号的幅度；φ₁≠φ₂。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述微尺度样品的热电势测量电路还包括：

矩阵开关，与计算机相连接，在所述计算机的控制下，在测量阶段分别将第一电阻温度计的一个电压测量接线端和第二电阻温度计的一个电压测量接线端与锁相放大器的输入端相连，用来测量样品的交流热电电压和幅度和相位；或者将所述第一电阻温度计的电流输入端与所述直流电流源相连接，将所述第一电阻温度计的电压测量接线端与所述锁相放大器的输入端相连，以测量所述第一电阻温度计产生的电压波动信号的幅度和相位；或者将所述第二电阻温度计的电流输入端与所述直流电流源相连接，将所述第二电阻温度计的电压测量接线端与所述锁相放大器的输入端相连，以测量所述第二电阻温度计产生的电压波动信号的幅度和相位。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述交流温差信号的幅度T_Δ由如下公式给出：

其中，|T₁|和φ₁为第一电阻温度计测量的温度信号交流分量的幅度和相位，|T₂|和φ₂为第二电阻温度计测量的温度信号交流分量的幅度和相位。