[发明专利]一种可同时测量材料多个热电参数的装置及方法

说明书

本发明涉及一种可同时测量材料多个热电参数的装置及方法，所述装置包括电极、加热电源和数据采集装置，电极包括上端电极、中间电极和下端电极，上端电极、中间电极和下端电极中都设置有测量对应电极温度的热电偶，中间电极中还设置有加热棒，加热电源和加热棒电连接，上端电极、中间电极和下端电极中的热电偶均与所述数据采集装置电连接，所述上端电极和中间电极用于夹持上端待测样品，所述下端电极和中间电极用于夹持下端待测样品。本发明可同时测量材料的Seebeck系数、电阻率和热导率，保证了待测样品各性能参数的性能一致，便于数据的对比分析，系统的集成度高，测试时间短、效率高，同时降低了投资成本。

技术领域

本发明涉及热电材料的热电参数测量领域，具体涉及一种可同时测量材料多个热电参数的装置及方法。

背景技术

热电优值：

其中α为Seebeck系数，ρ为电阻率，T为环境温度，k为热导率。

热电材料可以用于温差发电或者半导体制冷，热电材料的发电和制冷效率取决于热电优值，也就是和材料的Seebeck系数、电阻率和热导率有关，要提高热电材料的性能主要从这三个物理参数着手。

但目前的测试设备无法同时测量这三个参数，因此导致设备投资成本高，测试时间长效率低，而且测试结果可能因为晶格方向的区别而不同，所以造成不同参数的测试结果无法综合比对等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可同时测量材料多个热电参数的装置及方法，该装置和方法可同时测量材料的Seebeck系数、电阻率和热导率，本发明的技术方案如下：

作为本发明的第一方面，提供一种可同时测量材料多个热电参数的装置，所述装置包括电极、加热电源和数据采集装置，所述电极包括上端电极、中间电极和下端电极，所述上端电极、中间电极和下端电极中都设置有测量对应电极温度的热电偶，所述中间电极中还设置有加热棒，所述加热电源和所述加热棒电连接，所述上端电极、中间电极和下端电极中的热电偶均与所述数据采集装置电连接；

所述上端电极和中间电极用于夹持上端待测样品；

所述下端电极和中间电极用于夹持下端待测样品；

所述加热棒用于同时给上端待测样品和下端待测样品的一端加热；

所述数据采集装置用于通过热电偶采集上端待测样品和下端待测样品的电压参数。

进一步地，所述上端电极、中间电极和下端电极与待测样品的接触面上均涂抹有石墨。

进一步地，所述数据采集装置包括电压表、电流源和继电器阵列，三个电极中的热电偶均与所述继电器阵列的输入端电连接，所述电压表和电流源均与所述继电器阵列的输出端电连接；

所述电压表用于测量待测样品的电压参数；

所述电流源用于给待测样品提供测试电流；

所述继电器阵列用于将三个电极中的热电偶选择性的接入电压表或者电流源。

进一步地，还包括温控装置、红外加热炉，所述红外加热炉具有密闭的腔室，电极及待测样品均放置于所述红外加热炉的腔室中，所述温控装置与所述红外加热炉电连接，用于对红外加热炉的温度进行控制。

进一步地，所述温控装置包括PID控制器和功率调整器，所述红外加热炉中设置有用于检测所述腔室内温度的温度传感器，所述PID控制器和所述红外加热炉均与所述功率调整器电连接，所述温度传感器与所述PID控制器电连接。

进一步地，所述红外加热炉上还设置有用于与真空泵连接的真空抽口，所述真空抽口通过管道连通到所述腔室中，用于给所述腔室提供真空环境。

进一步地，还包括上位机，所述数据采集装置、温控装置均与所述上位机电连接。