【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热电器件测试，尤其涉及热电器件物性及性能的测试，具体为一种热电器件物性及性能的综合测试装置及测试方法。
技术介绍
1、随着热电材料的发展及应用需求的驱动，近20年热电相关的应用研究得到了快速发展，而热电器件物性参数获取及性能表征是开展热电应用研究的关键步骤。目前，热电参数测试的研究主要集中于热电材料，关于热电器件的较少。
2、热电器件是由多对p型、n型热电半导体元件组成的，热电偶对之间通过电连接片实现电串联，因此热电材料制成热电器件后物性参数会发生改变。在实际应用及研究中，由于缺乏可靠的测试装置，热电器件的物性或性能参数主要根据热电材料物性或厂商数据理论推导得到。
3、然而，热电器件生产厂商提供的数据不完整，只能根据一些特性参数理论推导得到器件的物性及性能参数，且由于各个厂商采用的测试方法不同其准确性也很难保证。
4、为准确评估实际工作条件下热电器件的性能，需要开发一款测试装置并能够以较低成本快速准确地测量热电器件的物性参数和性能参数。
5、然而，现有已研制出的测试装置大多针对物性参数测试，且仅能测试电学物性参数或存在热学物性参数测量精度低的问题。此外，由于热电发电和制冷器件工作温度区间的差别，它们所对应的测试装置结构及测量原理会有所不同。上述方案，因此我们需要提出一种热电器件物性及性能的综合测试装置及测试方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种热电器件物性及性能的综合测试装置及测试方法，适用于全尺寸各类型
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种热电器件物性及性能的综合测试装置及测试方法，包括测试台架、真空系统、机械负载装置、温控系统，所述测试台架位于真空系统的内部，所述真空系统的下方通过下支撑柱连接有支撑板，机械负载装置安装在支撑板上，且所述机械负载装置与测试台架连接，所述温控系统安装在测试台架上并与真空系统连接；
3、所述测试台架包括支架，所述支架包括多组上支撑柱、连接在上支撑柱顶部的顶板和滑动安装在上支撑柱外壁下端的滑动底板，所述顶板上安装有上隔热板与上测温导热块、所述滑动底板上安装有下隔热板与下测温导热块，所述上测温导热块与下测温导热块对齐设置；
4、所述温控系统包括电源、控制单元、连接在上隔热板与上测温导热块之间的加热器、连接在下隔热板与下测温导热块之间的水冷板、以及与水冷板连接的散热单元，所述电源与加热器通过电连接器连接。
5、优选的，所述上测温导热块与下测温导热块上均开设有多个供与数据记录仪相连的温度传感器插入的测温孔，可将测得的温度数据保存在数据记录仪中。
6、优选的，所述真空系统包括密封连接的真空罩和真空法兰，所述真空法兰的下端安装有密封法兰，所述测试台架位于真空罩的内部。
7、优选的，所述真空法兰上连接有电连接器孔，所述电连接器孔与电源连接实现对加热器的供电，所述电连接器孔与控制单元连接用于调节待测器件的工况。
8、优选的，所述真空法兰上还安装有散热介质进口和散热介质出口，所述散热介质进口和散热介质出口的一端均与水冷板连接，所述散热介质进口和散热介质出口的另一端均与散热单元连接。
9、优选的，所述真空罩上不相邻的两侧分别连接有放气口和抽气口，所述真空罩的顶部连接有真空计接口，所述放气口和抽气口之间连接有真空泵，所述真空计接口上连接有真空计。
10、优选的，所述机械负载装置包括安装在支撑板上的压力传感器、连接在压力传感器上的液压缸、连接在液压缸与滑动底板之间的传动轴，所述传动轴贯穿真空法兰和密封法兰，所述液压缸上通过管道连接有液压泵。
11、基于以上叙述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，本专利技术还提供了一种热电器件物性及性能的测试方法，包括热电制冷器件的物性测试方法，所述热电制冷器件的物性测试方法的测试步骤如下：
12、s11、打开真空腔体，将待测热电器件放于上测温导热块和下测温导热块5之间，通过液压泵调节制冷器件装夹压力到设定值，连接实验电路；
13、s12、关闭放气口，打开抽气口，开启真空泵直至真空腔体内真空度达到实验要求；
14、s13、开启散热单元，通过控制单元将待测器件调至合适工作电流，用多功能数字万用表测量制冷器件两端电压并与pc连接，以便实时记录并保存电压值变化；待待测器件冷热端温度稳定后，记录数据记录仪的温度数据以及制冷器件两端电压ui，通过插值处理可得到器件冷热端温度；
15、s14、断开控制单元，通过pc上与多功能数字万用表配套的软件读出断电瞬间制冷器件两端的电压值us；
16、s15、通过控制单元调节待测器件工作电流大小，重复步骤s13、s14，处理相关数据得到待测器件物性参数。
17、优选的，还包括热电制冷器件的性能测试方法，所述热电制冷器件的性能测试方法的测试步骤如下：
18、s21、打开真空腔体，将待测热电器件放于上测温导热块和下测温导热块之间，通过液压泵调节制冷器件装夹压力到设定值，连接实验电路；
19、s22、关闭放气口，打开抽气口，开启真空泵直至真空腔体内真空度达到实验要求；
20、s23、先开启散热单元，使热端温度维持在设定温度，再开启控制单元并调节待测器件工作电流至设定值，用多功能数字万用表测量制冷器件两端电压；
21、s24、待待测器件冷热端温度稳定后，通过测量冷热端温度即可直接测得最大温差δtmax，记录此时电流、电压值，计算得到该工况下消耗功率p；
22、s25、再开启加热器，为制冷器件冷端提供适当大小热负荷使得冷热端温度基本相同，待制冷起器件冷热端温度稳定后，推导计算得到冷端制冷量qc,max，记录此时电流、电压值，即可计算得到消耗功率p，从而得到copmax。
23、优选的，还包括热电发电器件物性及热电性能的测试方法，所述热电发电器件物性及热电性能的测试方法的测试步骤如下：
24、s31、打开真空腔体，将待测热电器件放于上测温导热块和下测温导热块之间，通过液压泵调节制冷器件装夹压力到设定值，连接实验电路；
25、s32、关闭放气口，打开抽气口，开启真空泵直至真空腔体内真空度达到实验要求；
26、s33、开启散热单元和加热器，调节控制单元为待测器件提供合适负载，用多功能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：包括测试台架、真空系统、机械负载装置、温控系统，所述测试台架位于真空系统的内部，所述真空系统的下方通过下支撑柱连接有支撑板，机械负载装置安装在支撑板上，且所述机械负载装置与测试台架连接，所述温控系统安装在测试台架上并与真空系统连接；
2.根据权利要求1所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述上测温导热块(4)与下测温导热块(5)上均开设有多个供与数据记录仪相连的温度传感器插入的测温孔，可将测得的温度数据保存在数据记录仪中。
3.根据权利要求1所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述真空系统包括密封连接的真空罩(20)和真空法兰(9)，所述真空法兰(9)的下端安装有密封法兰(10)，所述测试台架位于真空罩(20)的内部。
4.根据权利要求3所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述真空法兰(9)上连接有电连接器孔(14)，所述电连接器孔(14)与电源(23)连接实现对加热器(3)的供电，所述电连接器孔(14)与控制单元(24)连接用于调
5.根据权利要求4所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述真空法兰(9)上还安装有散热介质进口(15)和散热介质出口(16)，所述散热介质进口(15)和散热介质出口(16)的一端均与水冷板(6)连接，所述散热介质进口(15)和散热介质出口(16)的另一端均与散热单元(26)连接。
6.根据权利要求5所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述真空罩(20)上不相邻的两侧分别连接有放气口(17)和抽气口(18)，所述真空罩(20)的顶部连接有真空计接口(19)，所述放气口(17)和抽气口(18)之间连接有真空泵(22)，所述真空计接口(19)上连接有真空计(21)。
7.根据权利要求1所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述机械负载装置包括安装在支撑板上的压力传感器(13)、连接在压力传感器(13)上的液压缸(12)、连接在液压缸(12)与滑动底板(8)之间的传动轴(11)，所述传动轴(11)贯穿真空法兰(9)和密封法兰(10)，所述液压缸(12)上通过管道连接有液压泵(25)。
8.一种热电器件物性及性能的测试方法，基于权利要求1-7任意一项所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：包括热电制冷器件的物性测试方法，所述热电制冷器件的物性测试方法的测试步骤如下：
9.根据权利要求8所述的一种热电器件物性及性能的测试方法，其特征在于：还包括热电制冷器件的性能测试方法，所述热电制冷器件的性能测试方法的测试步骤如下：
10.根据权利要求8所述的一种热电器件物性及性能的测试方法，其特征在于：还包括热电发电器件物性及热电性能的测试方法，所述热电发电器件物性及热电性能的测试方法的测试步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：包括测试台架、真空系统、机械负载装置、温控系统，所述测试台架位于真空系统的内部，所述真空系统的下方通过下支撑柱连接有支撑板，机械负载装置安装在支撑板上，且所述机械负载装置与测试台架连接，所述温控系统安装在测试台架上并与真空系统连接；
2.根据权利要求1所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述上测温导热块(4)与下测温导热块(5)上均开设有多个供与数据记录仪相连的温度传感器插入的测温孔，可将测得的温度数据保存在数据记录仪中。
3.根据权利要求1所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述真空系统包括密封连接的真空罩(20)和真空法兰(9)，所述真空法兰(9)的下端安装有密封法兰(10)，所述测试台架位于真空罩(20)的内部。
4.根据权利要求3所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述真空法兰(9)上连接有电连接器孔(14)，所述电连接器孔(14)与电源(23)连接实现对加热器(3)的供电，所述电连接器孔(14)与控制单元(24)连接用于调节待测器件的工况。
5.根据权利要求4所述的一种热电器件物性及性能的综合测试装置，其特征在于：所述真空法兰(9)上还安装有散热介质进口(15)和散热介质出口(16)，所述散热介质进口(15)和散热介质出口(16)的一端均与水冷板(6)连接，所述散热介质进口(15)和散热介质...
【专利技术属性】
技术研发人员：申利梅，王定，晏君豪，刘泽宇，蒋勇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。