一种控制热源加热的比较稳态法测定热导率装置-论文.pdf

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1、中国科技信息2014年第16期’CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONAug．2014基础及前沿基金项目：黑龙江管教胃厅科学技术研冤项目，热电材料热电性能测试装置的研冤与构建，项目号：1252115(孟庆国孟庆国胡建民曲秀荣哈尔滨师范大学物理与电子工程学院本文针对稳态法测量热导率的实验装置中加热源及热量Q的测量，设计了一套可行的实验装置。其中，在热量Q的求解中引入了标准材料作为定标，通过标准材料的Q值与温度关系曲线求得Q。另外在加热源上采用了电桥平衡的设计原理设计了一种加热方法。当材料两端的

2、电势差相等时可以产生恒定温差。通过这两种设计的改进，大大提高了测量精度，是一种具有推广价值的设计。DOI：10．3969／j．issn．1001-8972．2014。17．002一种控制热源加热的比较稳态法测定热导率装置概述得到Q。待测样品数据采集器主要采集待测样品两端的温热导率是表征物质的热传导性质的物理量，在研究半度值，根据Q值及K公示求得热导率。导体温差电材料的过程中，要用到表征材料温差电性能加热源原理及装置：为了减少加热源散热对测量结果的综合参数温差电优值其定义为z=。，其中是材料的影响，我们设计了利用以Bi，Te为

3、基的单晶热电材料作的温差电动势，为电导率K为热导率。可见测定材料为加热源。通过实验我们发现在以Bi，Te为基的单晶热电的热导率是必不可少的工作。热导率的测量比电阻率和材料两端压差为12V时，在其两端可以产生67℃的温差，Seebeck系数的测量较为困难，原因在于热绝缘不如电绝适当调节低温端的温度就可以在高温端得到较高的温度。缘那样容易和有效，热传输也不能像电传输那样被限制在例如当低温端的温度为27℃时在高温端就可以得到约为导体内，而是会通过辐射，对流等方式与周围的环境发生94~C的温度，当低温端的温度为37~C时，高温端的温

4、度接热交换作为热导率的测量，须尽可能减小除被测物体内部近100℃。当电压恒定时，在其两端会产生稳定的单向热途径之外的一切热输运，至少应对不可避免的这部分热输源(这种单晶结构的热电材料其热电性能多集中于单晶方运能作出较为精确的估计。热电材料的测量方法主要有稳向，在侧面上损失的热量极少)。这样就减少了热损失。态法和瞬态法。为了控制热量我们设计了热源电实验原理与实验装置路图2，通过调节可变电阻可以在以BiTe为基的单晶热电材实验原理：根据稳态法热导率公式，料的两端得到稳定的电压。同时只要测得材料两端的温度差，测出面积S和长度L，及

5、传为了控制热量，我们可以采用改递热量Q就可以求出K。其中温度差值可以通过热电偶来变可变电阻得到不同的电压。这图2热源加热电路测得，但是Q的测量存在很大的问题，由于辐射，对流等样我们就可以在以Bi2Te3为基的单晶热电材料的两端得因素引起的热损失将会在热流密度的测量中引起误差；另到定向的热源。这就很好的解决了在目前加热时采用的热外，被测样品与热源和散热器之间都会存在一定程度的热阻法加热时热辐射的问题，系统误差大大降低，可使精度阻，从而在温差的测量中也会引入误差。因此，要获得较提高1％左右。好的测量精度，必须设法减小上述两个因素

6、的影响。实验装置：我们设计的这套测试装置设备简单、样品测试数据实脸中选的样品厚度约为1．8ram这样可使侧面散热安装方便、测试精度符合科研精度的要求。本装置引入了小，样品两面的温差用热电偶测试，热电偶的连接采用差标准样品作为定标，我们所选用的标准样品以Bi2Te为基接法可使测试精度提高。测试是在真空中进行的，以减少的单晶热电材料。目的就是通过标准样品的热导率利用它空气对流所造成的热传递。用这套装置测试了透明石英玻与温度的关系曲线确定热量Q：K奄=K，kl璃的热导率，在288K时测得热导率为1．358±0．0lWm一为标准样品

7、的热导率，]r3为标准样品的低温值。这样待测K它的标准值是1．36±0．O1WmK～。误差的主要来样品的Q就可以确定下来了。设计装置如图1。恒温控制源热电偶线的传导热损失各部件接触面的接触状态，样品源主要是为得到恒定低温。而加热源为我们自己设计的一厚度和横截面积尺寸测量的误差。但是这种测量精度已经套加热方法。符合实验室科研的要求。标准样品数结语据采集器主要采通过采用标准样品来计算Q值以及通过对加热源的改集以Bi2Te3为基造大大减少了系统误差，尤其是降低了加热源的热辐射对的单晶热电材料测试结果的影响。我们通过对这套仪器的改造

8、实现了对热的两端温度，绘源的控制及减小了在计算Q值时带来的误差。这套测试装出他的热导率与置测试精度较高，测试结果的重复性好，不用担心测试者温度差值间的关不同带来的误差。由于样品薄，热平衡快，测试速度较快。图1比较稳态法测定热导率装置系曲线。目的是装置对热导率小的固体材料均有较好的测量结果。