[實用新型]一種溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測量裝置

有效

• 申請號: 201420001968.1
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN203858219U
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 胡志宇;張自強;曾志剛;張向鵬;楊曉云;王志沖
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01R27/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本實用新型屬于溫差電材料測試技術領域。具體涉及一種溫差電材料塞貝克系數和電阻率的測量裝置。

背景技術

溫差電材料是一種能實現電能和熱能相互轉換的功能材料，在制冷、溫差發電以及傳感器等方面有著廣泛的應用。溫差電材料效率常用無量綱的熱優值ZT來表征：ZT?=S²σT?/κ,?其中S為塞貝克系數，σ為電導率，?κ為熱導率，T?為絕對溫度。因此，精確測量材料的塞貝克系數和電阻率對評估溫差電材料的性能具有重要意義。

塞貝克系數測量方法常用兩端溫差法，根據公式S=ΔV/ΔT，其中S為塞貝克系數，ΔV為溫差為ΔT兩點處的電勢差，測出材料某兩端處溫差ΔT以及對應的電勢差ΔV，之后對所測點做線性擬合，由直線斜率便得到材料的塞貝克系數S。電阻率測量常采用四線制法，消除了線路電阻的影響，當測量電阻數值很小時，測試線的電阻可能引入明顯誤差，四線測量用兩條附加測試線提供恒定電流I，另兩條測試線測量未知電阻的電壓降V，通過計算得出電阻值R=?V/?I。

目前已有很多測試溫差電材料電阻率和塞貝克的裝置，但將二者結合起來測量的裝置還不多，某些研究將二者結合一起，但是存在如下問題：1）塞貝克測試中，電壓測試點和溫度測試點不在同一點，存在很大的測量誤差。2）將二者結合一起的電阻率測量中，常采用二線制而非四線制，造成了測量回路電阻的影響。3）將二者結合一起的測量裝置中，很少能夠單獨控制探針高度，不易測量表面非平整材料。4）將二者結合一起的測量裝置中，大都結構復雜，操作不易，且易造成材料的永久破壞。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種測量溫差電材料塞貝克系數及電阻率的裝置。該裝置可以同時對一個溫差電樣品進行室溫或變溫塞貝克系數及電阻率的測量。此裝置測量精度高，測試簡單，且不會對材料進行破壞，可以測試表面非平整的材料。

為達到上述目的本實用新型的構思是：利用升降裝置，將四根探針固定在升降裝置可移動部分，四根探針與可移動部分之間靠彈簧連接，使得四根探針可獨立升降，兩條熱電偶線固定在中間兩根探針上，四根探針和兩條熱電偶線電氣相連接到數據采集模塊，數據采集模塊再與計算機連接，利用計算機選擇電阻率測量或塞貝克系數測量檔位，并處理采集數據。載物臺采用散熱片，散熱片上面固定半導體制冷、加熱片，散熱片下面裝有散熱風扇，載物臺上罩有金屬屏蔽罩屏蔽外界干擾信號，半導體制冷、加熱片和散熱風扇的控制電源電氣連接至計算機。

根據上述實用新型構思，本實用新型采用下述技術方案：

一種溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測試裝置，包括一個載物臺和一個升降裝置，其特征在于：有四根探針固定在升降裝置可移動部分上；有兩條熱電偶線固定在中間兩根探針上；所述四根探針和兩條熱電偶線經一個數據采集模塊與計算機電連接；所述載物臺有一個散熱片；該散熱片上面固定有半導體制冷、加熱片；而散熱片下面裝有散熱風扇；載物臺上罩有金屬屏蔽罩；半導體制冷、加熱片和散熱風扇經一個控制器連接計算機。

所述溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測試裝置，其特征在于：所述升降裝置具有粗調機構和細調機構，可精確調整定位可移動部分Z軸方向的位置。

所述溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測試裝置，其特征在于：所述四根探針等距固定在升降裝置可移動部分的下端。所述四根探針高度單獨可調。

所述溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測試裝置，其特征在于：所述四根探針分別固定在四根絕緣柱上，四只彈簧分別套到四根絕緣柱上，套有彈簧的絕緣柱分別穿過一塊固定板的四個柱形孔中，四個彈簧頂端接觸到固定板的下面部分，四根絕緣柱上、下部分分別裝有螺帽，上部分四個螺帽接觸到固定板的上面部分，下部分四個螺帽分別接觸到四個彈簧底端，與上部分四個螺帽分別調節四根探針高度。

所述溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測試裝置，其特征在于：所述兩條熱電偶線固定在中間兩根探針上，該兩條熱電偶探頭做成針尖狀，分別與兩根探針固定在一起，實現與樣品的點接觸。

所述溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測試裝置，其特征在于：所述金屬屏蔽罩上有一直徑與升降裝置可移動部分截面直徑近似相同的孔。

所述溫差電材料塞貝克系數及電阻率的測試裝置，其特征在于：所述四根探針經一個數據采集模塊與計算機電連接，探針連接至數據采集模塊的電流源，探針連接至數據采集模塊的電壓采集端。