[發明專利]一種多功能微型控溫裝置

無效

• 申請號: 201410162669.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103954649A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 胡志宇;王志沖;杜文濤;曾志剛;陳英;張自強
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G05D23/30
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明屬于材料性能測試技術領域，具體涉及一種多功能微型控溫裝置。

背景技術

材料科學研究中，材料的諸多性能參數常常具有溫度依賴性，測試材料性能的溫度依賴性有助于研究其在特定溫度區間的機理，擴大其應用范圍。材料溫度依賴性測試，比如材料的變溫電導率，變溫塞貝克系數等測試過程，一般是通過接觸式手段獲得材料的溫度變化數據，即在材料表面連接標準熱電偶以測試材料表面溫度變化。一旦粘貼不牢固，熱電偶掉落，則需要中斷測試或者重新測試；粘貼標準熱電偶的方法容易致使材料表面結構被破壞，影響之后測試過程的準確性。材料變溫電導率或變溫塞貝克系數等性能測試，往往需要使用探針進行，立式探針臺與樣品臺之間的操作空間小，致使溫度控制操作不便，甚至對探針或樣品造成損害。使用熱電模塊進行溫度控制則由于熱電模塊功率的限制難以制造較大的溫度范圍。

發明內容

本發明針對上述背景中的不足，提供了一種多功能微型控溫裝置。該裝置主要部分自測溫微熱臺可以由微加工技術批量生產，可提供微小區域的溫度均勻分布，可提供溫度線性變化，可建立較大溫度變化區間，可在微小區域建立溫差，可實時非接觸式精確自測溫，解決了測試過程中探針臺與樣品臺之間操作空間小，熱電模塊控溫范圍小等問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多功能微型控溫裝置，由微加工工藝制造的自測溫微熱臺、微型半導體制冷片、智能控溫儀、計算機和數據采集儀組成，所述自測溫微熱臺與微型半導體制冷片上下層疊緊密相連，所述自測溫微熱臺包括上絕緣層、電阻絲和多對電極，所述電阻絲包括加熱電阻絲和測溫電阻絲，所述加熱電阻絲和微型半導體制冷片分別通過導線與智能控溫儀相連，所述測溫電阻絲通過導線與數據采集儀及計算機相連。

所述電極包括加熱電極和測溫電極。

所述自測溫微熱臺和微型半導體制冷片面積相等。

所述加熱電阻絲為蛇形沿中軸線對稱分布，在中軸線處以及在中軸線兩端對稱位置嵌入測溫電阻絲。

所述加熱電阻絲有2n個加熱電極，其中n≥2。

所述加熱電阻絲與測溫電阻絲所用材質相同，均為電阻具有溫度依賴性的金屬。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

自測溫微熱臺因體積小易加工可由微加工技術批量制造，可提供微區的溫度均勻分布，可提供溫度線性變化，可建立較大溫度變化區間，可在微區建立溫差，可實時非接觸式精確自測溫，故可輔助微小區域內材料性能的溫度依賴性測試，如變溫電導率、變溫塞貝克系數等，功能多，精確度好，操作方便，可克服測試時操作空間小的限制，避免對材料表面結構造成破壞。

附圖說明

圖1是本發明的裝置示意圖。

圖2是本發明提出的自測溫微熱臺的橫截面結構圖。

圖3是本發明提出的自測溫微熱臺的電阻絲和電極分布圖。

圖4是本發明所述智能控溫儀的控制面板示意圖。

圖5是本發明的工作原理圖。

圖6是本發明提出的自測溫微熱臺的測溫電阻R-T曲線及其擬合公式。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施例作進一步的說明。

如圖1和圖2所示，一種多功能微型控溫裝置，由微加工工藝制造的自測溫微熱臺1、微型半導體制冷片2、智能控溫儀3、計算機4和數據采集儀5組成，所述自測溫微熱臺1與微型半導體制冷片2上下層疊緊密相連，所述自測溫微熱臺1包括上絕緣層1a、電阻絲1b和多對電極1c，所述電阻絲1b包括加熱電阻絲1b-1和測溫電阻絲1b-2，所述加熱電阻絲1b-1和微型半導體制冷片2分別通過導線與智能控溫儀3相連，所述測溫電阻絲1b-2通過導線與數據采集儀5及計算機4相連。

如圖3所示，所述加熱電阻絲1b-1呈蛇形沿中軸對稱分布，通電端有2nn=2個加熱電極1c-2、1c-3、1c-5、1c-7，所述測溫電阻絲1b-2嵌在中軸線處及沿中軸線對稱的位置，測溫電阻絲有測溫電極1c-1、1c-4、1c-6；加熱電阻絲分布確保了溫控區域的均勻性，2n個加熱電極確保裝置功能的多樣化；1c-2與1c-7,1c-3與1c-5分別構成回路，即可構成溫差，溫度并分別由測溫電極1c-1與1c-4非接觸式檢測，用于輔助測試塞貝克系數；1c-5與1c-7構成回路，溫度由測溫電極1c-6檢測，即可用于輔助測試微小區域內材料性能的溫度依賴性。

如圖4所示，所述智能控溫儀3包括減少鍵3a、增加建3b、確認/運行鍵3c、停止鍵3d和顯示面板3e。