Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕНТ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 490032, кл. 6 01 Й 19/03, 1974,2. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства, Киев; НауковаДумка, 1979, с. 239 - 240.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Устройство для снятия характеристиктермоэлектрических материалов предназначено для измерения коэффициента термоЭДС, удельного сопротивления. и получениястатической характеристики. Сущность изобретения; устройство состоит из П-образноИзобретение 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 определения величины, характеризующей тепловые свойства соответственно эталонного образца и исследуемогоЯ 2 1787271 АЗ 5 6 01 й 25/32, 6 01 й 19/03 го металлического основания, по направля. ющим 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 отциллографа, горизонтальный вход которого соединен с движком калибрующего резистора, а общий вывод соединен с точкой соединения калибрующего и измерительного резисторов. 1 ил,минерала. Данное устроиство характеризуется большой погрешностью и невозможностью одновременного определения нескольких параметров,дНаиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определе- ф ния термоэлектрической добротности, содержащее источник переменного тока, к выходу которого последовательно подклю-. чены переключатель полярности, источник постоянного тока, калибрующий и регулировочный резисторы, причем точка соединения калибрующего и измерительного резисторов подключена к первому входудвухлучевого 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 саморазогревом образца за счет прохождения постоянной составляющей измерительноготока.сЦелью изобретения является повышение точности и упрощение измерений,На чертеже представлена схема устройства для снятия характеристик термоэлектрических материалов.Устройство для снятия характеристиктермоэлектрических материалов состоит изП-образного металлического основания 1,па направляющим которого с помощью регулировочного стержня 2 мажет перемещаться стенка 3, К стенкам 4 и 3 свнутренней стороны припаяны полупроводниковые термоэлектрические модули 5 и 6,электрически подсоединенные к выходамдвухканального регулятора 7 температуры.Вторые стороны термоэлектрических модулей 5 и 6 соединены с измерительными пластинами 8 и 9, к котарьм прикрепленыдатчики 10 и 11 температуры, подключенные к соответствующим входам двухканального регулятора 7 температуры,Регулировачный резистор 12 последовательно соединен с измерительной пластиной 9 и с калибрующим резистором 13,измерительная пластина 8 соединена с измерительным резистором 14 и с вертикальным входом осциллографа 15,горизонтальный вход которого соединен сдвижком калибрующего резистора 13, а об. щий вывод соединен с точкой соединениякалибрующего 13 и измерительного 14 резисторов,Устройство работает следующим образом:Исследуемый образец 16 помещаютмежду измерительными пластинами 8 и 9 изакрепляют регулировочным стержнем 2, .Спомощью регулятора 7 температурыподсаедийенным к нему термоэлектрическйм мо дулям 6 и 5 задаются требуемыетемпературы спаев исследуемого образца,которые через 4-5 мин устанавливаются и вдальнейшем поддерживаются автоматически.Переменный электрический ток проходит через регулиравочный резистор 12, измерительную пластину 9, исследуемый10,ние напряжения на измерительном рези 20 Подготовив таким образом устройство к работе, с помощью стержня 2 между изме 30 рительными пластинами 8 и 9 закрепляют 40 50 55 образец 16, правую измерительную пластину 8, измерительный резистор 14 и второй выход источника питания, Часть напряжения источника, определяемая делителем, включающим регулировочный резистор 12 икалибрующий резистор 13, снимается с движка последнего и подается на вход горизонтальной развертки осциллографа 15, на вертикальный вход которого подается падесторе 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 Х и У, Выводя резистор 13 на ноль, убирают развертку по аси Х и, замкнув измерительные пластины 8 и 9, отмечают максимальное отклонение по оси У. Затем, разорвав контакт пластин 8 и 9, с помощью резистора 13 устанавливают такое же максимальное отклонение по осиХ. образец исследуемого материала, необходимую температуру спаев которого задаюти автоматически поддерживают с помощьютерморегулятара 7. 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:с горизонтальной осью бо с учетом коэффициента усиления осциллографа К соответствует термоЭДС Е = Кбо, Действительно, поскольку на оси У отмечается падение напряжения на измерительном резисторе 14, пропорциональное силе тока через исследуемый образец, та равенство нулю последнего означает, чта падение напряжения на исследуемом образце равно возникшему в нем и противоположно направленному термоЭДС,Коэффициент термоЭДС определяется па формулеа=Е/ ЬТ,где Л Т -заданная терморегулятором разность температур на спаях исследуемого образца.1787271 Составитель И;КеримовТехред М.Моргентал Редактор Заказ 273ВНИИПИ Корректор А.Обруч Подписноетета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССва, Ж, Раушская наб., 4/5 Тиражсударственного ко113035, Мо венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 роиз й - электрическое сопротивление исследуемого образца определяется тангенсомугла наклона характеристики т.е, беретсяточка на характеристике. находят ее проекцию и делением бна бх определяется тангенс угла наклона: Й = с 9 д 7 = бу/бх.Действительно, на оси Х отмечается падение напряжения, подаваемого на исследуемый образец, а на оси У - падениенапряжения, пропорционального силе тока 10через этот образец.По известным размерам образца и электрическому сопротивлению определяетсяудельное сопротивление материала и проводимость:г/ р -/В 3,где - длина образца (см);Я - площадь сечения образца (см),Формула изобретенияУстройство для снятия харлктеристик 20термоэлектрических материалов. содержащее осциллограф и подключенные через регулировочный калибрующий и измерительный резисторы к источнику переменното тока измерительные пластины с полупроводниковыми термоэлектрическими модулями, присоединеннымисвоими вторыми спаями с обеспечением теплового контакт" к стенкам основания, и датчикй температуры, о т л и ч а ю щ е е с 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 пла-стины и измерительного резистора, а общий вывод - к точке соединениякалибрующего и измерительного резисторов,