RU167045U1 - DEVICE FOR MEASURING THERMO-EMF OF MATERIALS - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING THERMO-EMF OF MATERIALS Download PDFInfo
- Publication number
- RU167045U1 RU167045U1 RU2016123956/28U RU2016123956U RU167045U1 RU 167045 U1 RU167045 U1 RU 167045U1 RU 2016123956/28 U RU2016123956/28 U RU 2016123956/28U RU 2016123956 U RU2016123956 U RU 2016123956U RU 167045 U1 RU167045 U1 RU 167045U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- electrode
- emf
- temperature
- thermo
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
- G01N25/28—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly
- G01N25/30—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using electric temperature-responsive elements
- G01N25/32—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using electric temperature-responsive elements using thermoelectric elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
1. Устройство для измерения термо-ЭДС материалов, содержащее держатель образца, горячий и холодный электроды, закрепленные с подпружиниванием на держателе электродов, электрически соединенные с измерителем термо-ЭДС, а также электрически связанные с блоком управления датчики температуры холодного и горячего электродов и нагревательный элемент горячего электрода, отличающееся тем, что дополнительно введены нагревательный элемент образца и датчик температуры держателя образца, каждый из которых размещен в полостях, выполненных в держателе образца, при этом перемещение держателя электродов обеспечивает механизм вертикального перемещения, а перемещение держателя образца обеспечивает механизм горизонтального перемещения, причем блок управления электрически связан с нагревательным элементом образца, датчиком температуры держателя образца и механизмами вертикального и горизонтального перемещения и персональным компьютером, который связан с измерителем термо-ЭДС.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагревательный элемент горячего электрода выполнен в виде спирали из нихромовой проволоки.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчики температуры горячего электрода, температуры холодного электрода, температуры держателя образца выполнены в виде терморезистора или термопары.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перемещение держателя образца обеспечивает механизм горизонтального перемещения, который состоит из направляющих, механизма «винт - гайка» и двигателя.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перемещение держателя электродов обеспечивает механизм вертикального перемещения, который состоит1. A device for measuring thermo-EMF of materials, containing a sample holder, hot and cold electrodes fixed with springing on the electrode holder, electrically connected to a thermo-EMF meter, and also cold and hot electrode temperature sensors and a heating element electrically connected to the control unit hot electrode, characterized in that the heating element of the sample and the temperature sensor of the sample holder are additionally introduced, each of which is placed in cavities made in holding the sample body, while moving the electrode holder provides a vertical movement mechanism, and moving the sample holder provides a horizontal movement mechanism, the control unit being electrically connected to the heating element of the sample, the temperature sensor of the sample holder and vertical and horizontal movement mechanisms and a personal computer that is connected to the meter thermo-EMF. 2. The device according to claim 1, characterized in that the heating element of the hot electrode is made in the form of a spiral of nichrome wire. 3. The device according to claim 1, characterized in that the sensors of the temperature of the hot electrode, temperature of the cold electrode, temperature of the sample holder are made in the form of a thermistor or thermocouple. 4. The device according to claim 1, characterized in that the movement of the sample holder provides a horizontal movement mechanism, which consists of guides, a screw-nut mechanism and an engine. The device according to claim 1, characterized in that the movement of the electrode holder provides a vertical movement mechanism, which consists
Description
Полезная модель относится к области неразрушающего контроля, а именно к устройствам для определения химического состава и структуры металлов, полупроводников и сплавов по величине термо-ЭДС и может быть использована для контроля качества продукции и для исследования материалов при различных технологиях получения материалов.The utility model relates to the field of non-destructive testing, namely, devices for determining the chemical composition and structure of metals, semiconductors and alloys by the value of thermo-EMF and can be used to control product quality and to study materials using various technologies for obtaining materials.
Известно устройство (SU №979974 «Устройство для измерения термо-ЭДС материалов», МПК G01N 25/32, опубл. 07.08.1982), содержащее основание на котором монтируются элементы устройства, прижимы электродов к исследуемому образцу в форме петли выполненной из проволоки, одна из прижимных петель является нагревательным элементом для горячего электрода, горячий и холодный электрод в виде прижимаемых к образцу термопар, схему регистрации разности температур прижимаемых термопар, держатель образца, и измеритель термо-ЭДС.A device is known (SU No. 979974 "Device for measuring thermo-EMF of materials", IPC G01N 25/32, publ. 08/07/1982), containing a base on which are mounted the elements of the device, the clamps of the electrodes to the test sample in the form of a loop made of wire, one of the pressure loops is a heating element for a hot electrode, a hot and cold electrode in the form of thermocouples pressed to a sample, a registration circuit for the temperature difference of pressed thermocouples, a sample holder, and a thermo-emf meter.
Данное устройство содержит нагреватель в виде проволоки, который нагревает большую, чем размер электрода область и окружающую среду, что приводит к неточному измерению термо-ЭДС.This device contains a heater in the form of a wire, which heats a region larger than the size of the electrode and the environment, which leads to inaccurate measurement of thermo-EMF.
Известно устройство (SU №783666 «Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов», МПК G01N 25/32, опубл. 30.11.1980), содержащее электроды, жестко закрепленные в блоке, который прижимается к образцу, измеритель термо-ЭДС. Горячий электрод снабжен нагревателем, который пружиной прижимается к образцу. Таким образом, греется электрод и образец в значительной области под нагревателем. При этом градиент температуры проходит через области разного химсостава, и регистрируется усредненное по этой области термо-ЭДС.A device is known (SU No. 783666 "Thermoelectric device for monitoring metals and alloys", IPC G01N 25/32, publ. 11/30/1980), containing electrodes rigidly fixed in the block, which is pressed against the sample, thermo-EMF meter. The hot electrode is equipped with a heater, which is pressed against the sample by a spring. Thus, the electrode and the sample are heated in a significant area under the heater. In this case, the temperature gradient passes through regions of different chemical composition, and the thermo-EMF averaged over this region is recorded.
Таким образом, теряется локальность измерения свойства образца при измерении усредненного значения термо-ЭДС по области нагрева. В данном устройстве отсутствуют прижимные контакты, что может привести к различной силе прижима электродов, и как следствие к неточности измерений термо-ЭДС.Thus, the locality of measuring the properties of the sample is lost when measuring the average value of thermo-EMF over the heating region. There are no pressure contacts in this device, which can lead to different force of pressing electrodes, and as a result to inaccuracy of measurements of thermo-EMF.
Известно устройство (SU №568879 «Датчик термо-ЭДС», МПК G01N 25/32, опубл. 16.01.1978), содержащее два электрода в общем нагревателе, в холодном электроде сделаны проточки (или установлен радиатор), что способствует быстрому охлаждению этого электрода. Таким образом формируется разница температур для измерения термо-ЭДС между горячим и холодным электродом.A device is known (SU No. 568798 “Thermo-EMF sensor”, IPC G01N 25/32, publ. 16.01.1978) containing two electrodes in a common heater, grooves are made in the cold electrode (or a radiator is installed), which contributes to the rapid cooling of this electrode . Thus, a temperature difference is formed for measuring the thermo-EMF between the hot and cold electrode.
В таком устройстве при больших температурах рассеиваемый тепловой поток будет неравномерно разогревать окружающее пространство и возникнут сложности с поддержанием разницы температур холодного и горячего электрода, что может привести к неточности измерений термо-ЭДС.In such a device, at high temperatures, the dissipated heat flux will heat up the surrounding area unevenly and it will be difficult to maintain the temperature difference between the cold and hot electrode, which may lead to inaccurate measurements of the thermo-emf.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, является устройство, представленное в SU №949453 «Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов», МПК G01N 25/32, опубл. 07.08.1982. Устройство содержит подпружиненные пружинами горячий и холодный электроды, покрытые электроизоляцией и помещенные в металлические блоки. Электроды электрически связаны с измерителем термо-ЭДС. Датчики температуры электродов (термопары) соединены с металлическими блоками, в которых располагаются электроды. Концы термопар, нагревательный элемент горячего электрода электрически связаны со схемой терморегулирования (блок управления).The closest technical solution to the claimed one is the device presented in SU No. 949453 "Thermoelectric device for monitoring metals and alloys", IPC G01N 25/32, publ. 08/07/1982. The device contains spring-loaded hot and cold electrodes coated with electrical insulation and placed in metal blocks. The electrodes are electrically connected to a thermo-EMF meter. Electrode temperature sensors (thermocouples) are connected to metal blocks in which the electrodes are located. The ends of the thermocouples, the heating element of the hot electrode are electrically connected to the thermal control circuit (control unit).
При работе устройства нагревательный элемент разогревает металлический блок, в котором размещен горячий электрод. Металлические блоки выравнивают температуры по электродам. Регистрация разности температур между металлическими блоками осуществляется двумя термопарами, подключенными к схеме терморегулирования.When the device is operating, the heating element heats the metal block in which the hot electrode is placed. Metal blocks equalize temperatures across the electrodes. The registration of the temperature difference between the metal blocks is carried out by two thermocouples connected to the thermal control circuit.
Регистрация термо-ЭДС между горячим и холодным электродом осуществляется измерителем термо-ЭДС.Registration of thermo-EMF between the hot and cold electrode is carried out by a thermo-EMF meter.
В такой установке измерения происходят в локальной области поверхности образца при регистрации разницы температур между электродами, без учета воздействии температуры окружающей среды, что приводит к неточному измерению термо-ЭДС исследуемого образца, и не позволяет корректно оценить качество образца.In such a setup, measurements take place in the local area of the sample surface when the temperature difference between the electrodes is recorded, without taking into account the influence of the ambient temperature, which leads to inaccurate measurement of the thermo-EMF of the test sample and does not allow to correctly evaluate the quality of the sample.
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для измерения термо-ЭДС, которое позволит достигать технический результат, заключающийся в повышении точности измерений термо-ЭДС исследуемого образца за счет повышения точности измерения разности температур между горячим и холодным электродом с учетом воздействия температуры окружающей среды при осуществлении многократных локальных измерений.The objective of the claimed utility model is to create a device for measuring thermo-EMF, which will achieve a technical result, which consists in increasing the accuracy of measuring the thermo-EMF of the test sample by improving the accuracy of measuring the temperature difference between the hot and cold electrode, taking into account the effects of ambient temperature when performing multiple local measurements.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство для измерения термо-ЭДС материалов, содержащее держатель образца, горячий и холодный электроды, закрепленные с подпружиниванием на держателе электродов, электрически соединенные с измерителем термо-ЭДС, а также электрически связанные с блоком управления датчики температуры холодного и горячего электродов и нагревательный элемент горячего электрода, дополнительно введены нагревательный элемент образца и датчик температуры держателя образца, каждый из которых размещен в полостях, выполненных в держателе образца, при этом перемещение держателя электродов обеспечивает механизм вертикального перемещения, а перемещение держателя образца обеспечивает механизм горизонтального перемещения, причем блок управления электрически связан с нагревательным элементом образца, датчиком температуры держателя образца и механизмами вертикального и горизонтального перемещений и персональным компьютером, который связан с измерителем термо-ЭДС.The essence of the utility model is that in a device for measuring thermo-EMF of materials, containing a sample holder, hot and cold electrodes, fixed with springing on the electrode holder, electrically connected to a thermo-EMF meter, and also temperature sensors electrically connected to the control unit cold and hot electrodes and a heating element of a hot electrode, an additional heating element of the sample and a temperature sensor of the sample holder, each of which is placed on the floor, are additionally introduced the holes made in the sample holder, while the movement of the electrode holder provides a vertical movement mechanism, and the movement of the sample holder provides a horizontal movement mechanism, and the control unit is electrically connected to the heating element of the sample, the temperature sensor of the sample holder and the mechanisms of vertical and horizontal movements and a personal computer, which is connected to a thermo-EMF meter.
Нагревательный элемент горячего электрода может быть выполнен в виде спирали из нихромовой проволоки. Датчики температуры горячего электрода, температуры холодного электрода, температуры держателя образца могут быть выполнены в виде терморезистора или термопары. Перемещение держателя образца может обеспечивать механизм горизонтального перемещения, который состоит из направляющих, механизма «винт - гайка» и двигателя. Перемещение держателя электродов может обеспечивать механизм вертикального перемещения, который состоит из направляющих, механизма «винт - гайка» и двигателя.The heating element of the hot electrode can be made in the form of a spiral of nichrome wire. The temperature sensors of the hot electrode, temperature of the cold electrode, temperature of the sample holder can be made in the form of a thermistor or thermocouple. The movement of the sample holder can be ensured by a horizontal movement mechanism, which consists of guides, a screw-nut mechanism, and an engine. The movement of the electrode holder can be ensured by a vertical movement mechanism, which consists of guides, a screw-nut mechanism, and an engine.
Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемую полезную модель влияет на возможность получения технического результата выражающегося в повышении точности измерений термо-ЭДС и находится в причинно-следственной связи с указанным результатом.The set of essential features characterizing the claimed utility model affects the possibility of obtaining a technical result expressed in increasing the accuracy of thermo-EMF measurements and is in a causal relationship with the specified result.
Для регистрации термо-ЭДС между двумя электродами необходимо наличие разницы температур горячего и холодного электродов. Для более точной регистрации разницы температур и, следовательно, точного измерения термо-ЭДС требуется учитывать теплообмен между электродами, образцом и окружающей средой в процессе измерения. В связи с этим в предлагаемую установку введен нагреватель образца и датчик температуры держателя образца. Таким образом, терморегулирование осуществляется на основе двух нагревательных элементов (образца и горячего электрода) и трех датчиков температуры (образца, горячего и холодного электродов).To register the thermo-EMF between the two electrodes, the temperature difference between the hot and cold electrodes is required. For more accurate recording of temperature differences and, therefore, accurate measurement of thermo-EMF, it is necessary to take into account the heat transfer between the electrodes, the sample and the environment during the measurement process. In this regard, a sample heater and a temperature sensor of the sample holder are introduced into the proposed installation. Thus, thermal regulation is carried out on the basis of two heating elements (sample and hot electrode) and three temperature sensors (sample, hot and cold electrodes).
Введение нагревателя образца и датчика температуры держателя образца позволяет задавать температуру нагрева образца, что позволяет создать градиент температур от образца в окружающую среду, который не зависит от случайных воздействий окружающей среды на образец. Таким образом повышается точность измерения термо-ЭДС.The introduction of the sample heater and the temperature sensor of the sample holder allows you to set the heating temperature of the sample, which allows you to create a temperature gradient from the sample to the environment, which does not depend on random environmental influences on the sample. Thus, the accuracy of measuring thermo-EMF is increased.
Введение механизма вертикального перемещения, который перемещает держатель электродов относительно образца, позволяет исключить контакт электродов с поверхностью образца между измерениями. Благодаря этому не происходит перегрев образца в точке измерения горячим электродом, есть время для охлаждения локальной области до температуры образца перед каждым измерением, что повышает точность измерений термо-ЭДС.The introduction of a vertical movement mechanism that moves the electrode holder relative to the sample eliminates the contact of the electrodes with the sample surface between measurements. Due to this, the sample does not overheat at the measurement point with a hot electrode, there is time for cooling the local region to the sample temperature before each measurement, which increases the accuracy of thermo-EMF measurements.
Введение механизма горизонтального перемещения, который перемещает держатель образца, позволяет проводить измерения термо-ЭДС в локальной области в разных точках образа, с известными координатами точки измерения относительно закрепления образца.The introduction of the horizontal movement mechanism, which moves the sample holder, allows thermo-EMF measurements in the local area at different points of the image, with known coordinates of the measurement point relative to the fixing of the sample.
Управление установкой осуществляется с помощью программного обеспечения в среде LabView, которое запускается на персональном компьютере. Данное программное обеспечение позволяет учитывать размеры образца, и регулировать параметры измерений (начальные и конечные температуры нагревателей, время необходимое для измерения в локальной области, число повторений измерения, скорость изменения температуры и др.), сохранять и выводить результат в виде графиков на монитор персонального компьютера.The installation is controlled using software in the LabView environment, which runs on a personal computer. This software allows you to take into account the size of the sample, and adjust the measurement parameters (initial and final temperatures of the heaters, the time required for measurement in the local area, the number of repetitions of the measurement, the rate of change of temperature, etc.), save and display the result in the form of graphs on a personal computer monitor .
Полезную модель иллюстрируют чертеж (фиг. 1), представляющий схему устройства для измерения термо-ЭДС материалов.A useful model is illustrated in the drawing (Fig. 1), representing a diagram of a device for measuring thermo-EMF of materials.
Устройство содержит (фиг. 1):The device contains (Fig. 1):
1 горячий электрод;1 hot electrode;
2 холодный электрод;2 cold electrode;
3 пружины;3 springs;
4 нагревательный элемент горячего электрода;4 heating element of a hot electrode;
5 датчик температуры горячего электрода;5 hot electrode temperature sensor;
6 нагревательный элемент образца;6 heating element of the sample;
7 датчик температуры держателя образца;7 temperature sensor sample holder;
8 датчик температуры холодного электрода;8 temperature sensor of a cold electrode;
9 образец;9 sample;
10 держатель образца;10 sample holder;
11 держатель электродов;11 electrode holder;
12 механизм горизонтального перемещения;12 mechanism of horizontal movement;
13 механизм вертикального перемещения;13 mechanism of vertical movement;
14 блок управления;14 control unit;
15 персональный компьютер;15 personal computer;
16 измеритель термо-ЭДС.16 thermo-EMF meter.
Устройство содержит два электрода: горячий электрод 1 и холодный электрод 2. К горячему электроду 1 прикреплен датчик температуры горячего электрода 5, а вокруг горячего электрода 1 находится нагревательный элемент горячего электрода 4. К холодному электроду 2 прикреплен датчик температуры холодного электрода 8. Электроды закреплены в держателе электродов 11 с подпружиниванием посредством пружин 3. Держатель электродов 11 закреплен на механизме вертикального перемещения 13, который осуществляет перемещение электродов от образца или к образцу. Исследуемый образец 9 располагается под электродами на держателе образца 10. В металлическом держателе образца 10 выполнены полости для расположения нагревательного элемента образца 6 и датчика температуры держателя образца 7. Держатель образца 10 закреплен на механизме горизонтального перемещения 12, осуществляющем перемещение вдоль образца 9. Измеритель термо-ЭДС 16 электрически соединен с горячим электродом 1 и холодным электродом 2. К блоку управления 14 электрически подключены нагревательные элементы 4 и 6; и датчики температуры 5, 7 и 8; и двигатели, которые входят в состав механизмов горизонтального и вертикального перемещения 12 и 13. Блок управления 14 и измеритель термо-ЭДС 16 подключены к персональному компьютеру 15, на котором установлена программа обеспечивающая работу устройства.The device contains two electrodes: a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Образец 9 закрепляют в держателе образца 10. Оператор на персональном компьютере 15 в программном обеспечении задает число повторений локальных измерений, величину шага перемещения механизма горизонтального перемещения 12 и механизма вертикального перемещения 13, температуры нагревательного элемента горячего электрода 4 и нагревательного элемента образца 6. После предварительного ввода данных оператор запускает выполнение программы.
В начале работы управляющая программа проводит инициализацию, заключающуюся в том, что механизм горизонтального перемещения 12 устанавливается в начальное положение для измерений, определяемое оператором, а механизм вертикального перемещения 13 отводит держатель электродов 11 от образца 9. Из программы на персональном компьютере 15 подаются команды на блок управления 14 для перемещения механизма горизонтального перемещения 12 в положение, соответствующее первой точке измерений, и механизма вертикального перемещения 13 для отвода электродов 1 и 2 от образца 9. После инициализации начинается нагрев горячего электрода 1 и образца 9. Управляющая программа из персонального компьютера 15 на блок управления 14 подает команду включить нагревательный элемента горячего электрода 4 для нагрева горячего электрода 1. Блок управления 14 регистрирует температуру датчика температуры горячего электрода 5. При достижении заданной температуры горячего электрода 1 блок управления 14 включает и выключает нагревательный элемент горячего электрода 4 для поддержания заданной температуры, регистрируемой датчиком температуры горячего электрода 5, и сообщает управляющей программе, что достигнута заданная температура. Управляющая программа подает на блок управления 14 команду для перемещения механизма вертикального перемещения 13 с держателем электродов 11 к образцу 9. Электроды 1 и 2 касаются образца 9. Управляющая программа посылает команду измерителю термо-ЭДС 16 провести измерения разности потенциалов, возникающей в следствии термодвижущей силы. Измеритель термо-ЭДС 16 сообщает управляющей программе измеренное значение термо-ЭДС. Управляющая программа сохраняет значения термо-ЭДС, температур с датчика температуры горячего электрода 5, с датчика температуры холодного электрода 8 и с датчика температуры держателя образца 7, полученные одновременно. Управляющая программа подает на блок управления 14 команду для перемещения держателя электродов 11 от образца 9 механизмом вертикального перемещения 13.At the beginning of the work, the control program initializes, consisting in the fact that the
Процедура отвода электродов 1 и 2 от образца 9, установления температуры горячего электрода 1, подвода электродов 1 и 2, измерения термо-ЭДС, сохранения полученных значений термо-ЭДС и температур повторяется заданное число раз в одной локальной области образца 9.The procedure for removing the
Управляющая программа подает на блок управления 14 команду установить новое значение температуры горячего электрода 1. Повторяется предыдущая процедура измерения термо-ЭДС при фиксированном значении температуры горячего электрода 1.The control program instructs the
Таким образом записываются значения термо-ЭДС в локальной области поверхности образца 9 при установлении температуры горячего электрода 1 от комнатной до максимального заданного значения (или от максимального значения до комнатной) с выбранным шагом изменения температуры, при этом при одной температуре измерения повторяются заданное число раз.Thus, the thermo-EMF values are recorded in the local region of the surface of
Перемещение электродов 1 и 2 по поверхности образца 9 осуществляется по следующему сценарию: после измерения термо-ЭДС в одной локальной области управляющая программа подает команду на блок управления 14 для перемещения держателя образца 10 механизмом горизонтального перемещения 12. Затем повторяются описанная выше процедура измерения термо-ЭДС при изменении температуры горячего электрода 1 от комнатной до максимального заданного значения (или от максимального значения до комнатной) с выбранным шагом изменения температуры в заданном числе локальных областей.The
Предлагаемая установка может иметь следующие габаритные размеры: высота установки - 300 мм, длина основания - 400 мм, ширина основания - 300 мм. Блок управления основан на платформе Arduino Uno, включающей в себя микроконтроллер ATmega328. Данная платформа имеет 14 цифровых вход/выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. В качестве измерителя термо-ЭДС был выбран цифровой мультиметр Tektronix DMM4020 5-1/2 Digit Multimeter. В заявляемом устройстве электроды выполнены на основе пружинного контакт-зонда Р100-В1 (длинна 33,3 мм, диаметр 1,36 мм). Нагревательный элемент образца - керамический нагреватель 40 Ватт (12V 40W Ceramic Cartridge Heater). Нагревательный элемент горячего электрода - спираль из нихромовой проволоки намотанная вокруг горячего электрода, покрытого электроизолирующей полиимидной пленкой (Kapton). Микроконтроллер управляет нагревательными элементами, используя n-канальный полевые транзисторы IRLR8113 в режиме отсечки. В качестве датчиков температуры горячего электрода, холодного электрода и держателя образа использованы терморезисторы Epcos B57560G. В держателе образца выточены полости обеспечивающие размещение нагревательного элемента образца и датчика температуры держателя образца. Датчики температуры горячего и холодного электрода (терморезисторы) закреплены на электродах в зоне максимально приближенной к образцу с помощью термоклея Алсил-5. В данной установке использован компьютерный блок питания формата АТХ. Механизмы горизонтального и вертикального перемещения выполняется с использованием направляющих, механизма передача «винт-гайка» и шаговых двигателей серии Kysan 1124090. Для изготовления большинства соединяющих деталей применена технология экструзионной 3D-печати ABS пластиком. Для металлических опор и креплений элементов установки использованы шпильки диаметром 8 мм.The proposed installation can have the following overall dimensions: installation height - 300 mm, base length - 400 mm, base width - 300 mm. The control unit is based on the Arduino Uno platform, which includes the ATmega328 microcontroller. This platform has 14 digital inputs / outputs (6 of which can be used as PWM outputs), 6 analog inputs, a 16 MHz crystal oscillator, a USB connector, a power connector, an ICSP connector and a reset button. A Tektronix DMM4020 5-1 / 2 Digit Multimeter was chosen as a thermo-EMF meter. In the inventive device, the electrodes are made on the basis of a spring contact probe P100-B1 (length 33.3 mm, diameter 1.36 mm). The heating element of the sample is a 40 W ceramic heater (12V 40W Ceramic Cartridge Heater). The hot electrode heating element is a nichrome wire spiral wound around a hot electrode coated with an electrically insulating polyimide film (Kapton). The microcontroller controls the heating elements using the n-channel field effect transistors IRLR8113 in the cutoff mode. Epcos B57560G thermistors were used as temperature sensors for the hot electrode, cold electrode, and image holder. Cavities are machined in the sample holder to accommodate the heating element of the sample and the temperature sensor of the sample holder. Hot and cold electrode temperature sensors (thermistors) are mounted on the electrodes in the zone as close to the sample as possible with Alsil-5 hot-melt adhesive. This installation uses a computer power supply in ATX format. The mechanisms of horizontal and vertical movement are carried out using guides, a screw-nut transmission mechanism and stepper motors of the Kysan 1124090 series. For the manufacture of most of the connecting parts, 3D plastic extrusion technology uses ABS plastic. For metal supports and fixtures of the installation elements, studs with a diameter of 8 mm were used.
Таким образом, устройство, проводя измерения термо-ЭДС при изменении температуры горячего электрода, температуры образца, перемещении электродов для измерения в разных локальных областях образца позволяет повысить точность измерения термо-ЭДС.Thus, the device, taking measurements of the thermo-EMF with a change in the temperature of the hot electrode, the temperature of the sample, moving the electrodes for measurement in different local areas of the sample, can improve the accuracy of measuring thermo-EMF.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123956/28U RU167045U1 (en) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | DEVICE FOR MEASURING THERMO-EMF OF MATERIALS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123956/28U RU167045U1 (en) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | DEVICE FOR MEASURING THERMO-EMF OF MATERIALS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167045U1 true RU167045U1 (en) | 2016-12-20 |
Family
ID=57793371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016123956/28U RU167045U1 (en) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | DEVICE FOR MEASURING THERMO-EMF OF MATERIALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167045U1 (en) |
-
2016
- 2016-06-15 RU RU2016123956/28U patent/RU167045U1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mannella et al. | Peltier cells as temperature control elements: Experimental characterization and modeling | |
CN109613051B (en) | Device and method for measuring Seebeck coefficient of material by using contrast method | |
CN102539472A (en) | Method for measuring heat conductivity of poor conductor by using steady-state comparison | |
WO2015025586A1 (en) | Thermophysical property measurement method and thermophysical property measurement device | |
TWI570412B (en) | Thermal needle probe | |
JP5345574B2 (en) | Measuring method of principal axis thermal constant of two-dimensional anisotropic heat conducting material using multi-point temperature measurement by pulse / periodic method and measuring device | |
RU167045U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THERMO-EMF OF MATERIALS | |
JP4180523B2 (en) | Insulation characterization method | |
JP7250268B2 (en) | How to measure specific heat and enthalpy change | |
RU2551389C1 (en) | Method of determining thermal conductivity of heat-shielding coatings of highly thermally conductive materials | |
JP6299876B2 (en) | Surface temperature sensor calibration device | |
CN207318394U (en) | A kind of Measured Results of Thermal Conductivity experimental system | |
Koniorczyk et al. | Step-wise transient method for analysis of thermal properties of materials Part 2. Experimental investigations | |
RU2329492C2 (en) | Method of complex determination of thermophysical properties of materials and method for its implementation | |
CN112379166A (en) | Device and method for rapidly measuring resistance temperature coefficient of heating element | |
Anatychuk et al. | Automated equipment for measurement of properties of thermoelectric material rods | |
RU2625599C9 (en) | Method for determining thermal conductivity of solid bodies | |
Revaz et al. | A device for measurements of the temperature response to single discharges with high local resolution and fast response time | |
RU162877U1 (en) | CALORIMETER FOR DETERMINING THE SPECIFIC HEAT OF MELTING SUGARS | |
JP2017194323A (en) | Heat transfer coefficient meter | |
TW201310031A (en) | Tester capable of continuously measuring temperature rising/dropping of textile | |
RU2324165C1 (en) | Method of identifying system of thermo-physical properties of hard materials | |
RU2755330C1 (en) | Method for measuring thermal conductivity | |
US20230091586A1 (en) | Thermal measurement of materials | |
RU66552U1 (en) | AUTOMATIC MEASURING STAND OF ELECTROPHYSICAL PARAMETERS OF FERRO-PIEZOMATERIALS |