专利名称：微型温差电池热电转换效率测试系统及方法
技术领域：
本发明涉及温差电池性能测试技术，更具体地说，特别涉及一种微型温差电池热电转换效率测试系统及方法。
背景技术：
温差电池是利用温差电材料的热电转换效应(亦称赛贝克效应)，由η型和P型温差电材料组装而成的一种利用温差进行发电的物理电池。温差电池的热电转换效率是评价温差电池性能好坏的重要指标。温差电池的热电转换效率定义如下η = p。ut/pin (ι)(1)式中η是温差电池的热电转换效率，Pin为单位时间向温差电池输入的热量， Pout为温差电池的输出功率。微型温差电池的体积小，且温差带来的输入热量存在损失，造成对于微型温差电池热电转换效率测试的困难。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于测试微型温差电池热电转换效率的测试系统及其方法，能够实现对微型温差电池热电转换效率的精确测定。本发明的目的通过下述技术方案予以实现微型温差电池热电转换效率测试系统，由测试卡具、真空体系和控制及测试电路体系三部分构成。待测微型温差电池放置在测试卡具内，测试过程处于真空环境中。该测试系统可通过控制及测试电路体系调控流经加热块上的电流，实现测试过程的热流量控制以及相关测试数据的采集，并将测试数据实时传输至微型计算机，通过微型计算机实现对整个测试过程的控制、测试数据的处理以及测试数据和计算结果在计算机显示器上的实时显示。该系统可以实现对微型温差电池热电转换效率的精确测定。具体来说如下测试卡具(如附图1、附图2所示)包括微型温差电池支撑架外罩1、微型温差电池支撑架2、固定滑块3、旋动螺杆4、加热块31、第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34、第二微型温差电池冷端测温热电偶35，其中微型温差电池支撑架外罩1的内部形成放置待测微型温差电池的样品室；第一微型温差电池5和第二微型温差电池6分别位于加热块31的两侧，并通过旋紧旋动螺杆4将第一微型温差电池5和第二微型温差电池6固定在微型温差电池支撑架 2和固定滑块3之间；第一微型温差电池冷端测温热电偶32位于第一微型温差电池5的冷端，第一微型温差电池热端测温热电偶33位于第一微型温差电池5的热端，第二微型温差电池热端测温热电偶34位于第二微型温差电池6的热端，第二微型温差电池冷端测温热电偶35位于第二微型温差电池6的冷端；第一微型温差电池的电流电压测试线15与第一微型温差电池的正负极相连，第二微型温差电池的电流电压测试线16与第二微型温差电池的正负极相连；通过控制及测试电路体系调节流经加热块31上的电流使其释放热量，在第一微型温差电池5和第二微型温差电池6的两端分别建立起温差，通过位于这两个微型温差电池冷端和热端的四个测温热电偶，分别测得第一微型温差电池5和第二微型温差电池 6的冷热端温度；通过与这两个微型温差电池正负极相连的电流电压测试线分别测得第一微型温差电池5和第二微型温差电池6的输出电流和输出电压。其中微型温差电池支撑架的连接端口 7通过密封卡箍与连接管10紧密相连，所述连接管10通过密封卡箍与接外引线三通11紧密相连，所述接外引线三通11通过密封卡箍与外引线接口 12紧密相连；所述密封卡箍中设置有密封胶圈，以实现密封连接。真空体系(如附图5、附图6所示)由微型温差电池支撑架外罩1、压力表20、接压力表三通21、热偶真空计22、接热偶真空计三通23、真空泵三通M、放气阀25、接放气阀三通沈、手动真空阀27、真空泵接口 28、真空泵四、密封盖30、密封胶圈9和密封卡箍8组成。其特征是，接外接引线三通11通过密封卡箍8与接压力表三通21相连接，接压力表三通上的压力表20用于显示测试体系内部的压力；接热偶真空计三通23通过密封卡箍8与接压力表三通21相连接，其上安装的热偶真空计22用于显示带真空体系测试卡具内部的真空度；接真空泵三通M通过密封卡箍8与接热偶真空计三通23相连接，其上安装的手动真空阀27用于调节测试体系内部的真空度，通过密封卡箍8将手动真空阀27与真空泵接口观相连，真空泵接口观通过外接管线与真空泵四连接；接放气阀三通沈通过密封卡箍 8与接真空泵三通M相连接，其上安装的放气阀25用于调节测试系统内部的气体压力，其另一端通过密封卡箍与密封盖30相连。启动真空泵四，打开手动真空阀27后，测试卡具内形成真空环境，测试卡具内的真空环境可以大幅度减少第一微型温差电池5、第二微型温差电池6和加热块31表面的热量损失。控制及测试电路体系(如附图3所示)由接加热块导线13、接电池测温热电偶导线14、第一微型温差电池的电流电压测试线15、第二微型温差电池的电压电流测试线16、 数据传输线17、微型计算机18、控制及数据采集装置36组成。其特征是，样品室内的接加热块导线13、第一微型温差电池的电流电压测试线15、第二微型温差电池的电压电流测试线16、第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34和第二微型温差电池冷端测温热电偶35均通过安装在接外引线三通11上的外引线接口 12延伸出测试卡具；控制及数据采集装置36通过接加热块导线13实现对流经测试卡具内的加热块31上的加热电流大小的控制，从而控制传入温差电池的热流；控制及数据采集装置36通过接电池测温热电偶导线14与第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34、第二微型温差电池冷端测温热电偶35相连，实现对第一微型温差电池5、第二微型温差电池6冷热端温度的采集；控制及数据采集装置36通过第一温差电池的电压电流测试线15和第二温差电池的电压电流测试线16，采集第一微型温差电池5和第二微型温差电池 6的输出电压和输出电流；控制及数据采集装置16由A/D转换器、单片机、串口转换器、电源、进行电流控制和信号传输及信号处理的电子电路等组成；控制及数据采集装置36通过数据传输线17连接到微型计算机18上；由微型计算机18对控制及数据采集装置36采集到并上传的数据进行处理，并在微型计算机18的显示器上实时显示数据和数据处理结果。本发明提出的测试系统的测试原理是基于kebeck效应，当微型温差电池两端存在温差时，微型温差电池可对外输出电能。在一定时间之内，微型温差电池对外接负载输出的功率与传入微型温差电池内部的热量之间的比值就是微型温差电池的热电转换效率，可用下式表示η = Pout/Pin⑴(1)式中Il是温差电池的热电转换效率，Pin为单位时间向温差电池输入的热量， 因为本发明的测试系统中采用一个加热块31同时为两个微型温差电池供热，故Pin为一定时间内加热块31向温差电池输入热量的一半，可由一定时间内流经加热块31的电流I’和加热块的电阻R计算得到Pin = I’ 2 · R/2 ；Pout为一定时间内温差电池的输出功率，Pout可由微型温差电池的输出电压V和输出电流I计算得到P。ut = V ·Ι。依照这一原理，按照附图4的程序框图进行数据的采集和处理，其中Τ。为微型温差电池的冷端温度、Th为微型温差电池的热端温度(两者之差为微型温差电池的温差)乂为第一微型温差电池的输出电压、I1为第一微型温差电池的输出电流(两者的乘积为第一微型温差电池的输出功率)；V2 为第二微型温差电池的输出电压、I2为第二微型温差电池的输出电流(两者的乘积为第二微型温差电池的输出功率)；I’为流经加热块31的电流(利用公式Pin= I’2 *R/2可以计算向温差电池输入的热量)。在利用本发明的测试系统进行热电转换效率测试时，可按照下述步骤进行首先，将待测的第一温差电池5和第二温差电池6分别放置在加热块31两侧并置于微型温差电池支撑架2和固定滑块3之间，旋紧旋动螺杆4使第一微型温差电池5和第二微型温差电池6分别与第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34、第二微型温差电池冷端测温热电偶35 紧密接触；将第一微型温差电池的正负极分别与第一温差电池的电压电流测试线15相连， 将第二微型温差电池的正负极分别与第二温差电池的电压电流测试线16相连；将微型温差电池支撑架外罩1用密封卡箍8及密封胶圈9固定到连接管10上，整个测试系统处于封闭状态；然后，启动真空泵四，打开手动真空阀27，并通过压力表20和热偶真空计22检测测试系统内部的压力，至测试系统内部压力达到测试所需真空度时，关闭手动真空阀27以及真空泵四；第三，启动控制及数据采集装置36，并对控制及数据采集装置36进行校正第四，启动微型计算机18，输入计算需要的电阻值，并利用校正后的控制及数据采集装置36采集温差电池冷端温度、热端温度、微型温差电池的输出电压值、输出电流值及加热电阻的电流值，同时利用微型计算机对上述数据进行校正和计算，以得到微型温差电池的温差、第一微型温差电池的输出功率、第二微型温差电池的输出功率、向温差电池输入的热量和微型温差电池的热电转换效率。其中，所述测试需要的真空度可以选择为10_4 10_3Pa，为避免热量的散失，可进一步提高真空度值，但需要注意整个测试系统的密封程度。在进行测试时，可采用实时测试和实时显示方式，绘制微型温差电池冷热端温度-时间曲线、微型温差电池电压电流-时间曲线、微型温差电池功率-电流曲线、微型温差电池热电转换效率。采用本发明的微型温差电池热电转换效率测试系统的结构及方法，可以快速准确地测量微型温差电池的热电转换效率，解决了目前微型温差电池热电转换效率无法测量的问题。


图1测试卡具结构示意2测试卡具结构局部剖视示意3微型温差电池热电转换效率测试系统各部分之间的电路连接示意4安装在微型计算机18上的数据处理软件程序框5真空体系与测试卡具的复合结构示意6真空体系与测试卡具的复合结构局部剖视示意图附图中，1、微型温差电池支撑架外罩；2、微型温差电池支撑架；3、固定滑块；4、旋动螺杆；5、第一微型温差电池；6、第二微型温差电池；7、电池支撑架连接端口 ；8、密封卡箍；9、密封胶圈；10、连接管；11、接外引线三通；12、外引线接口 ；13、接加热块导线；14、接试样测温热电偶导线；15、第一微型温差电池的电压电流测试线；16、第二微型温差电池的电压电流测试线；17、数据传输线；18、微型计算机；19、固定螺钉；20、压力表；21、接压力表三通；22、热偶真空计；23、接热偶真空计三通；24、接真空泵三通；25、放气阀；26、接放气阀三通；27、手动真空阀；28、真空泵接口 ；29、真空泵；30、三通密封盖；31、加热块；32、第一微型温差电池冷端测温热电偶；33、第一微型温差电池热端测温热电偶；34、第二微型温差电池热端测温热电偶；35、第二微型温差电池冷端测温热电偶；36、控制及数据采集装置。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明附图1和2为测试卡具外观结构示意图和部分内部结构剖视示意图。测试卡具包括微型温差电池支撑架外罩1、微型温差电池支撑架2、固定滑块3、旋动螺杆4、加热块31、 第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34、第二微型温差电池冷端测温热电偶35，其中微型温差电池支撑架外罩1的内部形成放置待测微型温差电池的样品室；第一微型温差电池5和第二微型温差电池6分别位于加热块31的两侧，并通过旋紧旋动螺杆4将第一微型温差电池5和第二微型温差电池6固定在微型温差电池支撑架2和固定滑块3之间；第一微型温差电池冷端测温热电偶32位于第一微型温差电池5的冷端，第一微型温差电池热端测温热电偶33位于第一微型温差电池5的热端，第二微型温差电池热端测温热电偶34位于第二微型温差电池6的热端，第二微型温差电池冷端测温热电偶35位于第二微型温差电池6的冷端；第一微型温差电池的电流电压测试线15与第一微型温差电池的正负极相连，第二微型温差电池的电流电压测试线16与第二微型温差电池的正负极相连；通过控制及测试电路体系调节流经加热块31上的电流使其释放热量，在第一微型温差电池5和第二微型温差电池6的两端分别建立起温差，通过位于这两个微型温差电池冷端和热端的四个测温热电偶，分别测得第一微型温差电池5和第二微型温差电池6的冷热端温度；通过与这两个微型温差电池正负极相连的电流电压测试线分别测得第一微型温差电池5和第二微型温差电池6的输出电流和输出电压。其中微型温差电池支撑架的连接端口 7通过密封卡箍与连接管10紧密相连，所述连接管10通过密封卡箍与接外引线三通11紧密相连，所述接外引线三通11通过密封卡箍与外引线接口 12紧密相连；所述密封卡箍中设置有密封胶圈，以实现密封连接。控制及测试电路体系(如附图3所示)由接加热块导线13、接电池测温热电偶导线14、第一微型温差电池的电流电压测试线15、第二微型温差电池的电压电流测试线16、 数据传输线17、微型计算机18、控制及数据采集装置36组成。其特征是，样品室内的接加热块导线13、第一微型温差电池的电流电压测试线15、第二微型温差电池的电压电流测试线16、第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34和第二微型温差电池冷端测温热电偶35均通过安装在接外引线三通11上的外引线接口 12延伸出测试卡具；控制及数据采集装置36通过接加热块导线13实现对流经测试卡具内的加热块31上的加热电流大小的控制，从而控制传入温差电池的热流；控制及数据采集装置36通过接电池测温热电偶导线14与第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34、第二微型温差电池冷端测温热电偶35相连，实现对第一微型温差电池5、第二微型温差电池6冷热端温度的采集；控制及数据采集装置36通过第一温差电池的电压电流测试线15和第二温差电池的电压电流测试线16，采集第一微型温差电池5和第二微型温差电池 6的输出电压和输出电流；控制及数据采集装置16由A/D转换器、单片机、串口转换器、电源、进行电流控制和信号传输及信号处理的电子电路等组成；控制及数据采集装置36通过数据传输线17连接到微型计算机18上；由微型计算机18对控制及数据采集装置36采集到并上传的数据进行处理，并在微型计算机18的显示器上实时显示数据和数据处理结果。真空体系(如附图5、附图6所示)由微型温差电池支撑架外罩1、压力表20、接压力表三通21、热偶真空计22、接热偶真空计三通23、真空泵三通M、放气阀25、接放气阀三通沈、手动真空阀27、真空泵接口观、真空泵四、密封盖30、密封胶圈9和密封卡箍8组成。 其特征是，接外接引线三通11通过密封卡箍8与接压力表三通21相连接，接压力表三通上的压力表20用于显示测试体系内部的压力；接热偶真空计三通23通过密封卡箍8与接压力表三通21相连接，其上安装的热偶真空计22用于显示带真空体系测试卡具内部的真空度；接真空泵三通M通过密封卡箍8与接热偶真空计三通23相连接，其上安装的手动真空阀27用于调节测试体系内部的真空度，通过密封卡箍8将手动真空阀27与真空泵接口观相连，真空泵接口观通过外接管线与真空泵四连接；接放气阀三通沈通过密封卡箍8与接真空泵三通M相连接，其上安装的放气阀25用于调节测试系统内部的气体压力。启动真空泵四，打开手动真空阀27后，测试卡具内形成真空环境，测试卡具内的真空环境可以大幅度减少微型温差电池一 5、微型温差电池二 6和加热块31表面的热量损失。在进行测试时，首先，将待测的第一温差电池5和第二温差电池6分别放置在加热块31两侧并置于微型温差电池支撑架2和固定滑块3之间，旋紧旋动螺杆4使第一微型温差电池5和第二微型温差电池6分别与第一微型温差电池冷端测温热电偶32、第一微型温差电池热端测温热电偶33、第二微型温差电池热端测温热电偶34、第二微型温差电池冷端测温热电偶35紧密接触；将第一微型温差电池的正负极分别与第一温差电池的电压电流测试线15相连，将第二微型温差电池的正负极分别与第二温差电池的电压电流测试线16 相连；将微型温差电池支撑架外罩1用密封卡箍8及密封胶圈9固定到连接管10上，整个测试系统处于封闭状态；
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然后，启动真空泵四，打开手动真空阀27，并通过压力表20和热偶真空计22检测测试系统内部的压力，至测试系统内部压力达到测试所需真空度时，关闭手动真空阀27以及真空泵四，使整个系统维持在10_4Pa(为避免热量的散失，可进一步提高真空度值，但需要注意整个测试系统的密封程度)；第三，启动控制及数据采集装置36，并对控制及数据采集装置36进行校正第四，启动微型计算机18，输入计算需要的电阻值，并利用校正后的控制及数据采集装置36采集温差电池冷端温度、热端温度、微型温差电池的输出电压值、输出电流值及加热电阻的电流值，同时利用微型计算机对上述数据进行校正和计算，以得到微型温差电池的温差、第一微型温差电池的输出功率、第二微型温差电池的输出功率、向温差电池输入的热量和微型温差电池的热电转换效率。采用实时测试和实时显示方式，绘制微型温差电池冷热端温度-时间曲线、微型温差电池电压电流-时间曲线、微型温差电池功率-电流曲线、微型温差电池热电转换效率。具体来说，打开微型计算机18上温差电池热电转换效率测试软件，点击 “kttings”，选择与实际电路相应的通讯端口、两个电池各自的冷热端通道、电压电流通道，键入控制电路的相应电阻值。点击“Heating Power”输入加热功率值。打开控制电路， 将控制及数据采集装置36的电阻功率测试开关拨到电阻测试“R”档，点击“New Test”，勾选“AutoGet”则开始采集电池冷端温度、热端温度、温差电池的输出电压值、输出电流值，并计算出温差；利用采集到的温度和电压电流值，调节控制电路的相关参数，进行电路校正， 完成测试前的准备；一切就绪后，将控制及数据采集装置36中的电阻功率测试开关拨到功率测试“P”档，点击“Start”开始测试，此时计算机显示器开始实时显示电池的各项性能参数，并绘制温差电池冷热端温度-时间曲线、温差电池电压电流-时间曲线、温差电池功率-电流曲线、微型温差电池热电转换效率；测试完成后，点击“Stop”以停止数据采集，保存数据，退出测试界面。利用上述测试系统和步骤，分别对下述微型温差电池进行效率测试ο测试第一温差电池和第二温差电池的热电转换效率，用于制备上述微型温差电池的薄膜热电材料n型薄膜热电材料为Bi2Te2.7Se0.3，ρ型薄膜热电材料为Bia 5SbL 5Te3。进行测试后，计算机显示器显示的测试结果如下室温、IOK温差条件下，微型温差电池1的最大输出功率为22. 1 μ W，对应电流为142 μ Α，对应输出电压为156mV，热电转换效率为0. 87%。 室温、IOK温差条件下，微型温差电池2的最大输出功率为^.OyW，对应电流为147 μ A，对应输出电压为177mV，热电转换效率为0.92%。测试第一温差电池和第二温差电池的热电转换效率，用于制备上述微型温差电池的薄膜热电材料n型薄膜热电材料为Bi2Te53，ρ型薄膜热电材料为Sb2Te^进行测试后，计算机显示器显示的测试结果如下室温、IOK温差条件下，微型温差电池1的最大输出功率为22. 1 μ W，对应电流为142 μ Α，对应输出电压为156mV，热电转换效率为0. 74%。室温、IOK 温差条件下，微型温差电池2的最大输出功率为26. Oyff,对应电流为147 μ Α,对应输出电压为177mV，热电转换效率为0. 72%。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种微型温差电池热电转换效率测试系统，其特征在于，由测试卡具、真空体系和控制及测试电路体系三部分构成；待测微型温差电池放置在测试卡具内，测试过程处于真空环境中；该测试系统通过控制及测试电路体系调控流经加热块上的电流，实现测试过程的热流量控制以及相关测试数据的采集，并将测试数据实时传输至微型计算机，通过微型计算机实现对整个测试过程的控制、测试数据的处理以及测试数据和计算结果在计算机显示器上的实时显示，可以实现对微型温差电池热电转换效率的精确测定。
2.根据权利要求1所述的一种微型温差电池热电转换效率测试系统，其特征在于，所述测试系统的测试卡具包括微型温差电池支撑架外罩(1)、微型温差电池支撑架O)、固定滑块C3)、旋动螺杆(4)、加热块(31)、第一微型温差电池冷端测温热电偶(3 、第一微型温差电池热端测温热电偶(33)、第二微型温差电池热端测温热电偶(34)、第二微型温差电池冷端测温热电偶(35)，其中微型温差电池支撑架外罩(1)的内部形成放置待测微型温差电池的样品室；第一微型温差电池( 和第二微型温差电池(6)分别位于加热块(31)的两侧，并通过旋紧旋动螺杆(4)将第一微型温差电池( 和第二微型温差电池(6)固定在微型温差电池支撑架( 和固定滑块( 之间；第一微型温差电池冷端测温热电偶(3 位于第一微型温差电池( 的冷端，第一微型温差电池热端测温热电偶(3 位于第一微型温差电池(5)的热端，第二微型温差电池热端测温热电偶(34)位于第二微型温差电池(6)的热端，第二微型温差电池冷端测温热电偶(3 位于第二微型温差电池(6)的冷端；第一微型温差电池的电流电压测试线(1 与第一微型温差电池的正负极相连，第二微型温差电池的电流电压测试线(16)与第二微型温差电池的正负极相连；通过控制及测试电路体系调节流经加热块(31)上的电流使其释放热量，在第一微型温差电池( 和第二微型温差电池 (6)的两端分别建立起温差，通过位于微型温差电池冷端和热端的测温热电偶，分别测得第一微型温差电池( 和第二微型温差电池(6)的冷热端温度；通过与微型温差电池正负极相连的电流电压测试线分别测得第一微型温差电池( 和第二微型温差电池(6)的输出电流和输出电压。
3.根据权利要求2所述的一种微型温差电池热电转换效率测试系统，其特征在于，其中微型温差电池支撑架的连接端口(7)通过密封卡箍与连接管(10)紧密相连，所述连接管 (10)通过密封卡箍与接外引线三通(11)紧密相连，所述接外引线三通(11)通过密封卡箍与外引线接口(1 紧密相连；所述密封卡箍中设置有密封胶圈，以实现密封连接。
4.根据权利要求1所述的一种微型温差电池热电转换效率测试系统，其特征在于，所述测试系统的真空体系由微型温差电池支撑架外罩(1)、压力表(20)、接压力表三通(21)、 热偶真空计(22)、接热偶真空计三通(23)、真空泵三通(M)、放气阀(25)、接放气阀三通 ( )、手动真空阀(27)、真空泵接口(观)、真空泵(四)、密封盖(30)、密封胶圈(9)和密封卡箍⑶组成。其特征是，接外接引线三通(11)通过密封卡箍⑶与接压力表三通相连接，接压力表三通上的压力表00)用于显示测试体系内部的压力；接热偶真空计三通 (23)通过密封卡箍(8)与接压力表三通相连接，其上安装的热偶真空计02)用于显示带真空体系测试卡具内部的真空度；接真空泵三通04)通过密封卡箍(8)与接热偶真空计三通03)相连接，其上安装的手动真空阀(XT)用于调节测试体系内部的真空度，通过密封卡箍(8)将手动真空阀(XT)与真空泵接口 08)相连，真空泵接口 08)通过外接管线与真空泵09)连接；接放气阀三通06)通过密封卡箍(8)与接真空泵三通(24)相连接，其上安装的放气阀05)用于调节测试系统内部的气体压力，其另一端通过密封卡箍与密封盖(30)相连。启动真空泵( )，打开手动真空阀(XT)后，测试卡具内形成真空环境，测试卡具内的真空环境可以大幅度减少第一微型温差电池(5)、第二微型温差电池(6)和加热块(31)表面的热量损失。
5.根据权利要求1所述的一种微型温差电池热电转换效率测试系统，其特征在于，所述测试系统的控制及测试电路体系由接加热块导线(13)、接电池测温热电偶导线(14)、第一微型温差电池的电流电压测试线(15)、第二微型温差电池的电压电流测试线(16)、数据传输线(17)、微型计算机(18)、控制及数据采集装置(36)组成。其特征是，样品室内的接加热块导线(13)、第一微型温差电池的电流电压测试线(15)、第二微型温差电池的电压电流测试线(16)、第一微型温差电池冷端测温热电偶(32)、第一微型温差电池热端测温热电偶 (33)、第二微型温差电池热端测温热电偶(34)和第二微型温差电池冷端测温热电偶(35) 通过安装在接外引线三通(11)上的外引线接口(12)延伸出测试卡具；控制及数据采集装置(36)通过接加热块导线(1 实现对流经测试卡具内的加热块(31)上的加热电流大小的控制，从而控制传入温差电池的热流；控制及数据采集装置(36)通过接电池测温热电偶导线(14)与第一微型温差电池冷端测温热电偶(32)、第一微型温差电池热端测温热电偶 (33)、第二微型温差电池热端测温热电偶(34)、第二微型温差电池冷端测温热电偶(35)相连，实现对第一微型温差电池(5)、第二微型温差电池(6)冷热端温度的采集；控制及数据采集装置(36)通过第一温差电池的电压电流测试线(1 和第二温差电池的电压电流测试线(16)，采集第一微型温差电池(5)和第二微型温差电池(6)的输出电压和输出电流；控制及数据采集装置(16)由A/D转换器、单片机、串口转换器、电源、进行电流控制和信号传输及信号处理的电子电路等组成；控制及数据采集装置(36)通过数据传输线(17)连接到微型计算机(18)上；由微型计算机(18)对控制及数据采集装置(36)采集到并上传的数据进行处理，并在微型计算机(18)的显示器上实时显示数据和数据处理结果。
6.一种利用如权利要求1所述的微型温差电池热电转换效率测试系统进行测试的方法，其特征在于，按照下述步骤进行首先，将待测的第一温差电池( 和第二温差电池(6)分别放置在加热块(31)两侧并置于微型温差电池支撑架( 和固定滑块C3)之间，旋紧旋动螺杆(4)使第一微型温差电池5和第二微型温差电池(6分别与第一微型温差电池冷端测温热电偶(32)、第一微型温差电池热端测温热电偶(33)、第二微型温差电池热端测温热电偶(34)、第二微型温差电池冷端测温热电偶(3 紧密接触；将第一微型温差电池的正负极分别与第一温差电池的电压电流测试线(15)相连，将第二微型温差电池的正负极分别与第二温差电池的电压电流测试线(16)相连；将微型温差电池支撑架外罩(1)用密封卡箍(8及密封胶圈(9)固定到连接管(10)上，整个测试系统处于封闭状态；然后，启动真空泵( )，打开手动真空阀(27)，并通过压力表00)和热偶真空计02) 检测测试系统内部的压力，至测试系统内部压力达到测试所需真空度时，关闭手动真空阀 (27)以及真空泵(29)；第三，启动控制及数据采集装置(36)，并对控制及数据采集装置(36)进行校正第四，启动微型计算机(18)，输入计算需要的电阻值，并利用校正后的控制及数据采集装置(36)采集温差电池冷端温度、热端温度、微型温差电池的输出电压值、输出电流值及加热电阻的电流值，同时利用微型计算机对上述数据进行校正和计算，以得到微型温差电池的温差、第一微型温差电池的输出功率、第二微型温差电池的输出功率、向温差电池输入的热量和微型温差电池的热电转换效率。
7.根据权利要求6所述的微型温差电池热电转换效率测试方法，其特征在于，所述测试需要的真空度可以选择为10_4 10_3Pa，为避免热量的散失，可进一步提高真空度值，但需要注意整个测试系统的密封程度。
8.根据权利要求6所述的微型温差电池热电转换效率测试方法，其特征在于，在进行测试时，可采用实时测试和实时显示方式，绘制微型温差电池冷热端温度-时间曲线、微型温差电池电压电流-时间曲线、微型温差电池功率-电流曲线、微型温差电池热电转换效率。
全文摘要
本发明公开了一种用于测试微型温差电池热电转换效率的测试系统及其方法，由测试卡具、真空体系和控制及测试电路体系三部分构成。待测微型温差电池放置在测试卡具内，测试过程处于真空环境中。该测试系统可通过控制及测试电路体系调控流经加热块上的电流，实现测试过程的热流量控制以及相关测试数据的采集，并将测试数据实时传输至微型计算机，通过微型计算机实现对整个测试过程的控制、测试数据的处理以及测试数据和计算结果在计算机显示器上的实时显示。该系统可以实现对微型温差电池热电转换效率的精确测定。
文档编号G01R31/36GK102540099SQ201210024829
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者冀宇, 王为 申请人:天津大学