[发明专利]一种Seebeck系数的交流测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种Seebeck系数的交流测试装置包括样品台、夹头、主加热器、副加热器、主探针、副探针、主测温元件、副测温元件，主加热器、主探针、主测温元件均安装在样品台上，副加热器、副探针、副测温元件均安装在夹头上，与主加热器和主测温元件连接的温控仪、与副测温元件连接的锁相放大器、与副加热器连接的交流电源表分别与计算机连接，样品台和夹头夹持样品进行Seebeck系数测量，结构简单。本发明还公开了一种Seebeck系数的交流测试方法，采用输入输出交流信号的方式，测得交流电压的幅值ΔV和温度振荡的幅值ΔT，并通过二者比值计算得到Seebeck系数，温控要求低、测试速度快、无直流信号干扰。

技术领域

本发明涉及测试装置技术领域，具体涉及一种Seebeck系数的交流测试装置及方法。

背景技术

近年来，热电材料作为新型能源材料，由于能实现热能和电能之间的相互转化而受到人们的广泛关注。热电材料具有在工作时无噪音、无需传动部件、清洁环保、使用寿命长等一系列优势，使得这种材料具有非常重要的应用前景。

Seebeck系数(塞贝克系数)，又叫热电系数，是评价热电材料的重要性能参数之一。根据定义，材料的Seebeck系数可表示为

其中，S为材料的Seebeck系数，ΔT为材料测试冷热两端的温差，ΔV为此时产生的热电势(Seebeck电压)。

准确快速的测量材料的Seebeck系数，对热电材料性能的评估和新型热电材料的开发具有重要的意义。然而，在Seebeck系数的实际测量过程中，如何建立样品两端的温度差和测量电压，以及噪声干扰、数据处理等方面均存在多种问题。已开发出来的分析检测设备，都是基于稳态或动态的直流电压测量，不仅对温度控制的要求高，测量速度慢，而且不能很好的对直流噪声进行抑制。

为此，本发明提供一种新的交流测试装置及交流测试方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的温度控制的要求高、测量速度慢、抑制直流噪声效果不佳的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种Seebeck系数的交流测试装置，一是以交流信号作为测试时的输入、输出信号而避免直流噪声对测试结果的影响，二是通过锁相放大器提高测试精度，三是通过改进结构的样品台和夹头适应多种外形和不同尺寸的样品，交流测试装置的结构简单、操作方便、测量速度快。

本发明的另一个目的在于提供一种Seebeck系数的交流测试方法，采用交流测试的方法，以交流信号作为测试时的输入、输出信号而避免直流噪声的干扰，并以锁相技术进行微弱交流信号的测量而有效提高测试精度，而且测试过程不要求样品两端的温度稳定也无需控制样品两端的温度差。

本发明通过下述技术方案实现：一种Seebeck系数的交流测试装置，与计算机连接后对样品进行Seebeck系数测试，所述交流测试装置包括样品室和安装在样品室内的样品台、夹头、主加热器、副加热器、主探针、副探针、主测温元件、副测温元件；

所述主加热器、所述主探针、所述主测温元件均安装在所述样品台上，所述副加热器、所述副探针、所述副测温元件均安装在所述夹头上；分别位于样品两端的所述样品台、所述夹头与样品接触并固定夹持样品时所述主探针、所述副探针能直接接触样品，即所述样品台、所述夹头相对设置在样品的两端，样品台、夹头从样品的两端夹持以固定样品，样品台、夹头夹持固定样品时所述主探针、所述副探针能直接接触样品；

所述交流测试装置还包括安装在样品室外且分别与计算机连接的温控仪、锁相放大器、交流电源表，所述主加热器和所述主测温元件分别与所述温控仪连接，所述副加热器与所述交流电源表连接，所述主探针、所述副探针、所述副测温元件分别与锁相放大器连接；

所述主加热器用于给所述样品台加热，使所述样品台达到所需的测量温度；