[发明专利]微尺度样品的热电势测量电路、平台及方法

摘要

本发明实施例公开了一种微尺度样品的热电势测量电路、平台及方法。所述电路包括：交流电流源、直流电流源、锁相放大器以及矩阵开关。所述交流电流源用于驱动加热器，在样品两端产生交流变化的温差，以产生交流热电电压信号；所述直流电流源向电阻温度计中通入直流电流；所述锁相放大器﹑直流电流源和矩阵开关相配合，依次检测所述交流热电电压信号的幅度、相位，以及两个电阻温度计产生的电压波动信号的幅度和相位。本发明实施例提供的微尺度样品的热电势测量电路、平台及方法根据所述电压波动信号的幅度和相位，计算出样品的热电势。

主权项

1.一种微尺度样品的热电势测量电路，其特征在于，包括：交流电流源，用于向加热器输出角频率为ω的交流电流，在样品两端产生角频率为2ω的交流温差和交流热电电压信号；直流电流源，用于向电阻温度计中输出直流电流；锁相放大器，用于检测所述交流热电电压信号的幅度、相位，以及两个电阻温度计产生的电压波动信号的幅度、相位，以根据所述交流热电电压信号的幅度、相位，及所述电压波动信号的幅度、相位计算所述微尺度样品的表观热电势以及热电势：S＝S_ap+S_wire＝±|U_TE|/|T_Δ|+S_wire，其中，S表示被测试样品、也即微尺度样品的热电势，|U_TE|是所述交流热电电压信号的幅度，|T_Δ|为所述交流温差信号的幅度，S_ap为表观热电势，S_wire是导线的热电势，当交流温差信号的相位Φ_Δ与交流热电电压的相位Φ_TE相位差的绝对值为0°时，|U_TE|/|T_Δ|前面的符号取负，当Φ_Δ与Φ_TE间相位差的绝对值为180°时，|U_TE|/|T_Δ|前面的符号取正；其中，所述微尺度样品的热电势测量电路还包括：矩阵开关和计算机，所述计算机用于控制所述直流电流源、交流电流源、锁相放大器和矩阵开关的运行；其中，为了获得所述两个电阻温度计之间的交流温差信号的幅度和相位，直流电流源先后向两个电阻温度计中通入直流电流，锁相放大器依次检测出所述两个电阻温度计两端交流电压的波动幅度和相位，进一步计算出所述两个电阻温度计交流电阻的波动幅度和相位，结合标定的第一电阻随温度变化曲线及第二电阻随温度变化曲线，得到两个电阻温度计所处位置交流波动温度的幅度和相位，并进一步求得两个电阻温度计之间的交流温差信号的幅度和相位；所述交流温差信号的相位Φ_Δ由如下公式给出：cosΦ_Δ＝(|T₁|·cosφ₁‑|T₂|·cosφ₂)/|T_Δ|，sinΦ_Δ＝(|T₁|·sinφ₁‑|T₂|·sinφ₂)/|T_Δ|，其中，|T₁|和φ₁为第一电阻温度计测量的温度信号交流分量的幅度和相位，|T₂|和φ₂为第二电阻温度计测量的温度信号交流分量的幅度和相位，|T_Δ|是所述交流温差信号的幅度；φ₁≠φ₂。