Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N25/32 G01R19/03 

Изобретение относится к области исследования свойств термоэлектрических материалов и предназначено, в частности, для измерения коэффициента термоЭДС. удельного сопротивления и получения статической характеристики.

Известно устройство для определения коэффициента термоЭДС минералов, содержащее эталонный образец, характеризующийся одинаковыми значениями коэффициента термоЭДС и переменными тепловыми свойствами в различных зонах, и два датчика для бпределения величины, характеризующей тепловые свойства соответственно эталонного образца и исследуемого

минерала. Данное устройство характеризуется большой погрешностью и невозможностью одновременного определения нескольких параметров.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения термоэлектрической добротности, содержащее источник переменного тока, к выходу которого; последовательно подклю-. чбны переключатель полярности, источник постоя иного тока, калибрующий и регулиро- бочный резисторы, причем точка соединения калибрующего и измерительного резисторов подключена к первому входу

VI

00 v| Ю VI

О)

двухлучевОго осциллографа, второй вход которого подключен с точкой соединения исследуемого образца и переключателя полярности.

Недостатками известного устройства являются невозможность получения наглядных статических характеристик образца, сложность процесса измерений, большая погрешность в измерениях, обусловленная саморазогрево м образца за счет прохождения постоянной составляющей измерительного тока.

Целью изобретения является повышение, точности и упрощение измерений.

На чертеже представлена схема устройства для снятия характеристик термоэлектрических материалов.

Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов состоит из П-образного металлического основания 1, по направляющим которого с помощью регулировочного стержня 2 может перемещаться стенка 0. К стенкам 4 и 3 с внутренней стороны припаяны полупроводниковые термоэлектрические модули 5 и 6, электрически подсоединенные к выходам двухканального регулятора 7 температуры. Вторые стороны термоэлектрических модулей 5 и б соединены с измерительными пластинами 8 и 9, к которым прикреплены датчики 10 и 11 температуры, подключенные к соответствующим входам двухканального регулятора 7 температуры. Регулировочный резистор 12 последовательно соединен с измерительной пластиной 9 и с калибрующим резистором 13, измерительная пластина 8 соединена с из-, мерительным резистором 14 и с вертикальным входом осциллографа 15, горизонтальный вход которого соединен с движком калибрующего резистора 13, а общий вывод соединен с точкой соединения калибрующего 13 и измерительного 14 резисторов. ..

Устройство работает следующим образом:

Исследуемый образец 16 помещают между измерительными пластинами 8 и 9 и закрепляют регулировочным стержнем 2. С помощью регулятора 7температуры;подсое- диненным к нему термоэлектрическим мо- дулям б и 5 задаются требуемые температуры спаев исследуемого образца, которые через 4-5 мин устанавливаются и в дальнейшем поддерживаются автоматически...

Переменный электрический ток проходит через регулировочный резистор 12, измерительную пластину 9, исследуемый

образец 16, правую измерительную пластину 8, измерительный резистор 14 и второй выход источника питания. Часть напряжения источника, определяемая делителем,

включающим регулировочный резистор 12 и калибрующий резистор 13, снимается с движка последнего и подается на вход горизонтальной развертки осциллографа 15, на вертикальный вход которого подается паде.ние напряжения на измерительном резисторе 14.

Для определения характеристик исследуемого материала необходимо предварительно подготовить устройство к работе,

Для этого с помощью резистора 12 задают необходимую (в зависимости от исследуемого материала) силу тока и, вращая ручки осциллографа, устанавливают одинаковые масштабы развертки по осям X и Y. Выводя

резистор 13 на ноль, убирают развертку по оси X и, замкнув измерительные пластины 8 и 9, отмечают максимальное отклонение по оси Y. Затем, разорвав контакт пластин 8 и 9, с помощью резистора 13 устанавливают

такое же максимальное отклонение по оси X.. .;.....Подготовив таким образом устройство к работе, с помощью стержня 2 между изме- рительными пластинами 8 и 9 закрепляют образец исследуемого материала, необходимую температуру спаев которого задают и автоматически поддерживают с помощью терморегулятора 7. :

- ..., Д- .. ;- ..- . .; В результате проведения этих операций на экране осциллографа получают наглядную характеристику исследуемого материала. По этой характеристике снимаемые

параметры исследуемого материала определяются следующим образом. Расстоянию от центра экрана до точки пересечения характеристики горизонтальной осью do с учетом коэффициента усиления осциллографа К соответствует термоЭДС Е Kdo. Действительно, поскольку на оси Y отмечается падение напряжения на измерительном резисторе 14,пропорциональное силе тока через исследуемый образец, то равенство

нулю последнего означает, что падение напряжения на исследуемом образце равно возникшему в нем и противоположно направленному термоЭДС

Коэффициент термоЭДС определяется

по формуле

... а- Ё/ ДТ,

где А Т - заданная терморегулятором разность температур на спаях исследуемого образца.

R - электрическое сопротивление исследуемого образца определяется тангенсом угла наклона характеристики т.е. берется точка на характеристике, находят ее проекцию и делением dy на dx определяется тангенс угла наклона: R tg р - dy/dx.

Действительно, на оси X отмечается падение напряжения, подаваемого на исследуемый образец, а на оси Y - падение напряжения, пропорционального силе тока через этот образец.

По известным размерам образца и электрическому сопротивлению определяется удельное сопротивление материала и проводимость:

а 1/ р I/RS, где I - длина образца (см);

S - площадь сечения образца (см)2.

Формула изобретения

Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов, содержащее осциллограф и подключенные через регулировочный калибрующий и измерительный резисторы к источнику переменного тока измерительные пластины с полупроводниковыми термоэлектричёскими модулями, присоединенными своими вторыми спаями с обеспечением теплового контакт;: к стенкам основания, и датчики температуры, отличающеёс я тем, что, с целью повышения точности и упрощения

измерений, оно дополнительно содержит двухканальный регулятор температуры, входы которого подключены к датчикам температуры, прикрепленным к измерительным пластинам, а выходы - к полупроводниковым термоэлектрическим модулям, причем горизонтальный вход осциллографа соединен с движком калибрующего резистора, вертикальный вход осциллографа подключен к точке соединения измерительной пластины и измерительного резистора, а общий вывод - к точке соединения калибрующего и измерительного резисторов.

Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов предназначено для измерения коэффициента термоЭДС, удельного сопротивления и получения статической характеристики. Сущность изобретения: устройство состоит из П-образного металлического основания, по направляющим которого с помощью регулировочного стержня может перемещаться стенка. К стенкам основания с внутренней стороны припаяны полупроводниковые термоэлектрические модули, электрически подсоединенные к выходам двухканального регулятора -температуры. Вторые стороны термоэлектрических модулей соединены с измерительными пластинами, к которым прикреплены датчики температуры, подключенные к соответствующим входам двухканального регулятора температуры. Регулирующий резистор последовательно соединен с измерительной пластиной и с калибрующим резистором, измерительная пластина соединена с измерительным резистором и с вертикальным входом отциллог- рафа, горизонтальный вход которого соединен с движком калибрующего резистора, а общий вывод соединен с точкой соединения калибрующего и измерительного резисторов.1 ил. ел с