[发明专利]一种大温差环境热电性能测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及热电性能测试领域，特别是一种大温差环境热电性能测试装置。

背景技术

热电性能测试主要包括热电材料性能测试和热电器件性能测试两类测试方法。热电材料性能测试侧重于材料的基本参数，如塞贝克系数，电导率及热导率。热电器件性能测试则侧重于测试最大输出功率，内阻及转换效率等参数。现有热电材料与器件性能测试研究通常都是分开研究，造成热电材料研究者往往只关注到热电材料的一些基本参数而不注意热电材料作为器件的潜在应用价值所需关注的综合因素；同样器件研究者往往也只是关注热电器件的应用参数，而不了解热电器件这些性能参数之间的相关性。

虽然热电材料与器件的性能测试所关心的参数有所区别，但这两类系统采集的原始数据是相似的，主要包括两端温度、热电势差、电阻率及热导率等参数。因此可根据实际热电材料与器件的具体工作场合，模拟其实际工作环境，进而测试其工况条件相关性能，有利于加快热电材料到热电器件的综合性能优化研究。当前热电器件无论应用于热电制冷用，还是作为余热发电，都将面临在大温差条件下应用，在应用之前需要对热电材料或热电器件进行热电性能测试，而测试环境各种受限，且条件恶劣，不便于开发人员进行测试研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大温差环境热电性能测试装置，使用该装置模拟大温差工况，便于研发人员测试热电材料或热电器件在大温差环境下的热电性能，从而对其进行性能优化，可作为现有热电材料性能测试装置和热电器件性能测试装置的有利补充。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种大温差环境热电性能测试装置，包括热源端和与热源端相对的冷源端，还包括用于支撑热源端和冷源端的支架；所述热源端与冷源端分别用于产生高、低温，使得热源端与冷源端之间形成便于进行测试的大温差环境。

进一步，所述支架包括基板、设置在基板上的连接柱和设置在连接柱上的源端支架。连接柱将冷源端和热源端关联了起来。

进一步，所述连接柱上设置有导轨，所述导轨轴线与连接柱轴线平行，所述源端支架设置在导轨上且可沿导轨轴线进行移动。导轨使得冷源端和热源端相对距离可调节从而使得该测试装置适应于各大小尺寸测试样品。

进一步，所述热源端和冷源端中的一种源端固定设置在基板上，另一种源端设置在源端支架上与前一种源端相对，所述源端支架带动其上的源端沿导轨轴线移动从而调节热源端与冷源端之间的距离。冷源端和热源端相对，使它们之间的空间形成大温差环境。

进一步，所述热电测试组件包括用于测试电性能参数的热源端电极和冷源端电极，还包括用于测试热性能参数的热源端热电偶和冷源端热电偶。

进一步，所述热源端包括加热丝和覆盖在加热丝周围的用于蓄热和稳定热源端温度的金属蓄热块，所述热源端电极覆盖在金属蓄热块与冷源端相对的一面上，用于保证热源端与测试样品电接触，所述金属蓄热块其他面覆盖有用于防止金属蓄热块与外界进行热传递的热源端隔热层；所述热源端热电偶设置在热源端电极上，用于测试样品靠近热源端一侧的温度。热源端利用加热丝加热，由金属蓄热块蓄热保证热源端温度，使热源端形成高温环境。

进一步，所述冷源端包括半导体热电制冷片，所述半导体热电制冷片的冷端与用于蓄冷和稳定冷源端温度的金属蓄冷块的一端接触，所述冷源端电极覆盖在金属蓄冷块的另一端，用于保证冷源端与测试样品电接触良好，所述冷源端热电偶设置在冷源端电极上，用于测试样品靠近冷源端一侧的温度；所述半导体热电制冷片的热端设置有用于将半导体热电制冷片热端的热量散发出去的散热装置。冷源端利用半导体热电制冷片制冷，由散热装置加快散热保证冷源端温度，使冷源端形成低温环境与热源端的高温环境构成大温差环境。

进一步，所述热源端电极和冷源端电极为抗氧化金属电极。抗氧化金属电极使用寿命长且导电导热良好。

进一步，所述半导体热电制冷片周围除冷端和热端外均设置有用于隔绝半导体热电制冷片与外界进行热传递的冷源端隔热层。冷源端隔热层保证了冷源端的低温环境。

进一步，所述散热装置包括水冷装置和设置在水冷装置上的散热片；所述水冷装置包括散热单元和水循环单元。水冷装置使散热效果更佳。

进一步，所述水循环单元包括与半导体热电制冷片热端接触的水冷槽，与所述水冷槽连接的循环水导管，与循环水导管连接的潜水泵和水槽，所述潜水泵设置在水槽底部；所述散热单元包括覆盖在循环水导管外的散热器和设置在散热器一侧的散热风扇，所述水槽设置在散热器另一侧。水冷槽将半导体热电制冷片热端热量通过循环水导管传递到散热单元和水槽加快散热。