本發(fā)明涉及微納米材料測試技術(shù)領(lǐng)域，具體的，本發(fā)明涉及檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，熱電材料由于其獨(dú)特的性能引起了廣泛關(guān)注，并且在航天、微電子、光電子器件以及節(jié)能環(huán)保等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景，使得新型微納米熱電材料的合成、性能測試和理論研究得到快速發(fā)展。但是，由于熱電材料的尺寸及各向異性等特殊特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的可用于測試塊體材料熱電特性的方法往往不能用于測量該微納米尺度材料的熱電特性。

因此，微納米熱電材料性能的測量和表征方法仍有待改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列發(fā)現(xiàn)而完成的：

本發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，熱電優(yōu)值系數(shù)z是衡量熱電材料綜合性能的重要參數(shù)，其定義為：z＝σ·s²/λ，其中s為塞貝克系數(shù)，σ和λ分別為材料的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。從優(yōu)值系數(shù)表達(dá)式可以看出，塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率越大，熱導(dǎo)率越小，材料的熱電性能越好。其中，塞貝克系數(shù)具體表示為：s＝vs/△t，其中，vs為塞貝克電動勢，△t是熱電材料兩端的溫差。而現(xiàn)有的幾種測量微納米尺度熱電性能的方法，其接觸熱阻對測量結(jié)果的影響難以被消除，從而會造成額外的測量誤差。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，通過一種綜合測量一維微納米材料熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)的方法，可有效地減少接觸熱阻對測量結(jié)果的影響。該方法采用三根測試線分別作為加熱線和感應(yīng)線，將待測樣品搭接在三根測試線上，通過給加熱線通電加熱從而在測試樣品上形成高溫端，則另外兩根測試線作為感應(yīng)線分別獲取待測樣品不同搭接點(diǎn)處的穩(wěn)態(tài)溫升。進(jìn)一步，還可測量感應(yīng)線與待測樣品的兩個搭接點(diǎn)間的直流塞貝克電壓，進(jìn)而獲得待測樣品的熱導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)；并利用搭接形成的四線結(jié)構(gòu)(呈王字形)可得到待測樣品的電導(dǎo)率，進(jìn)而綜合表征材料的熱電性能。

有鑒于此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種有效降低接觸熱阻影響、裝置簡單、易于測量或測試成本低的檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的手段。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種用于檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述設(shè)備包括：

加熱線，所述加熱線的第一端與第一熱沉相連，所述加熱線的第二端與第二熱沉相連；

第一感應(yīng)線，所述第一感應(yīng)線與所述加熱線的兩端齊平，并且所述第一感應(yīng)線平行設(shè)置在所述加熱線的下方，并且所述第一感應(yīng)線的第一端與第三熱沉相連，所述第一感應(yīng)線的第二端與第四熱沉相連；

第二感應(yīng)線，所述第二感應(yīng)線與所述第一感應(yīng)線的兩端齊平，并且所述第二感應(yīng)線平行設(shè)置在所述第一感應(yīng)線的下方，并且所述第二感應(yīng)線的第一端與第五熱沉相連，所述第二感應(yīng)線的第二端與第六熱沉相連；

加熱電源，所述加熱電源與所述加熱線相連，用于對所述加熱線進(jìn)行加熱；

第一電參數(shù)檢測組件，所述第一電參數(shù)檢測組件與所述第一感應(yīng)線相連，用于對所述第一感應(yīng)線的電參數(shù)進(jìn)行檢測；以及

第二電參數(shù)檢測組件，所述第二電參數(shù)檢測組件與所述第二感應(yīng)線相連，用于對所述第二感應(yīng)線的電參數(shù)進(jìn)行檢測。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明實施例的檢測設(shè)備，可以有效用于一維微納米材料的熱電性能參數(shù)進(jìn)行檢測，可將加熱端和測試端分離，從而將接觸熱電阻引起的誤差大大減小，提高測量的精度；并且在進(jìn)行一次樣品搭接的基礎(chǔ)上，通過改變測量電路可順序獲得待測樣品的多種熱電性能參數(shù)，即可對待測樣品的熱電性能進(jìn)行綜合表征，具有很高的集成度。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的檢測設(shè)備，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述設(shè)備進(jìn)一步包括：第一搭接點(diǎn)，所述第一搭接點(diǎn)設(shè)置在所述加熱線上；第二搭接點(diǎn)，所述第二搭接點(diǎn)設(shè)置在所述第一感應(yīng)線上；以及第三搭接點(diǎn)，所述第三搭接點(diǎn)設(shè)置在所述第二感應(yīng)線上。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述設(shè)備進(jìn)一步包括：第三電參數(shù)檢測組件，所述第三電參數(shù)檢測組件用于檢測所述第二搭接點(diǎn)與所述第三搭接點(diǎn)之間的電參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述加熱線、所述第一感應(yīng)線和所述第二感應(yīng)線的至少之一是由鉑形成的。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電參數(shù)檢測組件包括：第一電源；第一電阻，所述第一電阻、所述第一電源和所述第一感應(yīng)線串聯(lián)構(gòu)成電回路；第一電壓表，所述第一電壓表與所述第一電阻并聯(lián)；以及第二電壓表，所述第二電壓表與所述第一感應(yīng)線并聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第二電參數(shù)檢測組件包括：第二電源；第二電阻，所述第二電阻、所述第二電源和所述第二感應(yīng)線串聯(lián)構(gòu)成電回路；第三電壓表，所述第三電壓表與所述第二電阻并聯(lián)；以及第四電壓表，所述第四電壓表與所述第二感應(yīng)線并聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第三電參數(shù)檢測組件包括：第三電源；第三電阻，所述第三電阻所述第二電源和待測樣品位于所述第二搭接點(diǎn)與所述第三搭接點(diǎn)之間的下段構(gòu)成電回路；第五電壓表，所述第五電壓表與所述第三電阻并聯(lián)；以及第六電壓表，所述第六電壓表與所述待測樣品的下段并聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述設(shè)備進(jìn)一步包括：計算組件，所述計算組件分別與所述第一電參數(shù)檢測組件、第二電參數(shù)檢測組件和第三電參數(shù)檢測組件相連，用于確定所述待測樣品的熱電性能參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述待測樣品的熱電性能參數(shù)包括熱導(dǎo)率、塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率的至少之一；

其中，所述熱導(dǎo)率是基于下列公式確定的：

λ＝λ3a3l3l42r02βt2δr3/a4l31l32(δr2r03βt3-δr3r02βt2)，

其中，λ3是所述第二感應(yīng)線的熱導(dǎo)率，a3是所述第二感應(yīng)線的橫截面積，l3是所述第二感應(yīng)線的長度，l42是所述待測樣品的下段的長度，△r3是啟動所述加熱電源后所述第二感應(yīng)線的電阻變化，a4是所述待測樣品的橫截面積，l31是所述第二感應(yīng)線的所述第一端與所述第三搭接點(diǎn)之間的長度，l32是所述第二感應(yīng)線的所述第二端與所述第三搭接點(diǎn)之間的長度，△r2是啟動所述加熱電源后所述第一感應(yīng)線的電阻變化，r03是所述第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是所述第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，△r3是啟動所述加熱電源后所述第二感應(yīng)線的電阻變化，r02是所述第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是所述第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)；

所述塞貝克系數(shù)是基于下列公式確定的：

s＝vsr02βt2r03βt3/(δr2r03βt3-δr3r02βt2)+ss，其中，vs是所述待測樣品的下段、所述第一感應(yīng)線的第二搭接點(diǎn)與第二端之間和所述第二感應(yīng)線的第三搭接點(diǎn)與第二端之間的直流塞貝克電勢，r02是所述第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是所述第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，r03是所述第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是所述第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，△r2是啟動所述加熱電源后所述第一感應(yīng)線的電阻變化，△r3是啟動所述加熱電源后所述第二感應(yīng)線的電阻變化，ss是感應(yīng)線材料在環(huán)境溫度t時的塞貝克系數(shù)；

所述電導(dǎo)率是基于下列公式確定的：σ＝l42/r42a4，其中，l42是所述待測樣品的下段的長度，r42是所述待測樣品的下段的電阻，a4是所述待測樣品的橫截面積。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種利用上述設(shè)備檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括：

(1)將待測樣品搭接在所述第一搭接點(diǎn)、第二搭接點(diǎn)和第三搭接點(diǎn)上；

(2)在真空條件下，啟動所述加熱電源，對所述加熱線進(jìn)行加熱；

(3)利用所述第一電參數(shù)檢測組件、所述第二電參數(shù)檢測組件和所述第三電參數(shù)檢測組件獲取電學(xué)參數(shù)；

(4)基于步驟(3)中所獲得的電學(xué)參數(shù)，確定所述一維微納米材料的熱電性能參數(shù)，

其中，所述待測樣品的熱電性能參數(shù)包括熱導(dǎo)率、塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率的至少之一；

所述電導(dǎo)率是基于下列公式確定的：

λ＝λ3a3l3l42r02βt2δr3/a4l31l32(δr2r03βt3-δr3r02βt2)，

其中，λ3是所述第二感應(yīng)線的熱導(dǎo)率，a3是所述第二感應(yīng)線的橫截面積，l3是所述第二感應(yīng)線的長度，l42是所述待測樣品的下段的長度，△r3是啟動所述加熱電源后所述第二感應(yīng)線的電阻變化，a4是所述待測樣品的橫截面積，l31是所述第二感應(yīng)線的所述第一端與所述第三搭接點(diǎn)之間的長度，l32是所述第二感應(yīng)線的所述第二端與所述第三搭接點(diǎn)之間的長度，△r2是啟動所述加熱電源后所述第一感應(yīng)線的電阻變化，r03是所述第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是所述第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，△r3是啟動所述加熱電源后所述第二感應(yīng)線的電阻變化，r02是所述第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是所述第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)；

所述塞貝克系數(shù)是基于下列公式確定的：s＝vsr02βt2r03βt3/(δr2r03βt3-δr3r02βt2)+ss，其中，vs是所述待測樣品的下段、所述第一感應(yīng)線的第二搭接點(diǎn)與第二端之間和所述第二感應(yīng)線的第三搭接點(diǎn)與第二端之間的直流塞貝克電勢，r02是所述第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是所述第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，r03是所述第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是所述第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，△r2是啟動所述加熱電源后所述第一感應(yīng)線的電阻變化，△r3是啟動所述加熱電源后所述第二感應(yīng)線的電阻變化，ss是感應(yīng)線材料在環(huán)境溫度t時的塞貝克系數(shù)；

所述電導(dǎo)率是基于下列公式確定的：σ＝l42/r42a4，其中，l42是所述待測樣品的下段的長度，r42是所述待測樣品的下段的電阻，a4是所述待測樣品的橫截面積。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明實施例的檢測方法，適于檢測一維微納米材料的熱電性能參數(shù)，通過分別設(shè)置的加熱端與測試端，可有效地將接觸熱阻對測試結(jié)果的影響消除，從而顯著地升高了一維微納米材料熱電性能參數(shù)的檢測結(jié)果的精度；并且在進(jìn)行一次樣品搭接的基礎(chǔ)上，通過改變測量電路可順序獲得待測樣品的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)，即可對待測樣品的熱電性能進(jìn)行綜合表征，具有很高的集成度；并且該檢測方法具有測量精度高、易于實現(xiàn)且測試成本低等優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的設(shè)備所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的方法，在此不再贅述。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明一個實施例的檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例的檢測設(shè)備的使用示意圖；

圖3是本發(fā)明一個實施例的測試待測樣品熱導(dǎo)率的電路示意圖；

圖4是本發(fā)明一個實施例的測試待測樣品塞貝克系數(shù)的電路示意圖；

圖5是本發(fā)明一個實施例的測試待測樣品電導(dǎo)率的電路示意圖；

圖6是本發(fā)明一個實施例的檢測方法的流程示意圖；

圖7是本發(fā)明一個實施例的檢測方法中的獲取電學(xué)參數(shù)的流程示意圖；

圖8是本發(fā)明的實施例1的待測樣品的熱導(dǎo)率測試結(jié)果圖；

圖9是本發(fā)明的實施例1的待測樣品的塞貝克系數(shù)測試結(jié)果圖；

圖10是本發(fā)明的實施例1的待測樣品的電導(dǎo)率測試結(jié)果圖。

附圖標(biāo)記

11加熱線的第一段

12加熱線的第二段

21第一感應(yīng)線的第一段

22第一感應(yīng)線的第二段

31第二感應(yīng)線的第一段

32第二感應(yīng)線的第二段

41待測樣品的上段

42待測樣品的下段

51第一熱沉

52第二熱沉

53第三熱沉

54第四熱沉

55第五熱沉

56第六熱沉

1第一搭接點(diǎn)

2第二搭接點(diǎn)

3第三搭接點(diǎn)

4第三電源

5加熱電源

6第一電源

7第二電源

8第一電阻

9第二電阻

10第一電壓表

11第二電壓表

12第四電壓表

13第三電壓表

14第三電阻

15第五電壓表

16第六電壓表

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，本技術(shù)領(lǐng)域人員會理解，下面實施例旨在用于解釋本發(fā)明，而不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。除非特別說明，在下面實施例中沒有明確描述具體技術(shù)或條件的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按照本領(lǐng)域內(nèi)的常用的技術(shù)或條件或按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過市購到的常規(guī)產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種用于檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的設(shè)備。參照圖1～5，對本發(fā)明的檢測設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的描述。需要說明的是，本文中的“待測樣品”即為一維微納米材料樣品。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1，該檢測設(shè)備包括：平行設(shè)置的加熱線、第一感應(yīng)線和第二感應(yīng)線。其中，加熱線的第一端與第一熱沉51相連，加熱線的第二端與第二熱沉52相連，從而加熱線包括與第一熱沉51相連的第一段11、與第二熱沉52相連的第二段12；第一感應(yīng)線與加熱線的兩端齊平，并且第一感應(yīng)線平行設(shè)置在加熱線的下方，并且第一感應(yīng)線的第一端與第三熱沉53相連，第一感應(yīng)線的第二端與第四熱沉54相連，從而第一感應(yīng)線包括第一段21和第二段22；而第二感應(yīng)線與第一感應(yīng)線的兩端齊平，并且第二感應(yīng)線平行設(shè)置在第一感應(yīng)線的下方，并且第二感應(yīng)線的第一端與第五熱沉55相連，第二感應(yīng)線的第二端與第六熱沉56相連，從而第二感應(yīng)線包括第一段31和第二段32。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用三根測試線分別作為加熱線和感應(yīng)線，參考圖2，可將待測樣品垂直地搭接在這三根測試線上，從上至下依次形成第一搭接點(diǎn)1、第二搭接點(diǎn)2以及第三搭接點(diǎn)3。其中，第一搭接點(diǎn)1設(shè)置在加熱線上，第二搭接點(diǎn)2設(shè)置在第一感應(yīng)線上，且第三搭接點(diǎn)3設(shè)置在第二感應(yīng)線上。如此，通過加熱線對待測樣品加熱可形成高溫端的第一搭接點(diǎn)1，另外兩根測試線作為感應(yīng)線獲取待測樣品的搭接點(diǎn)2和3處的穩(wěn)態(tài)溫升，同時還可測量感應(yīng)線與待測樣品的搭接點(diǎn)2和3間的下段42的直流塞貝克電壓，進(jìn)一步可得到待測樣品的熱導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)；再利用四線法可得到待測樣品的電導(dǎo)率，進(jìn)而綜合表征材料的熱電性能。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，加熱線的具體材料不受特別的限制，只要該加熱線的材料能有效地傳導(dǎo)電流和熱量即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際的待測樣品的熱電性能進(jìn)行選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，該加熱線可以由鉑形成的，如此，采用鉑材料的加熱線的電導(dǎo)率更高且使用壽命長，對待測樣品的加熱效果更好。根據(jù)本發(fā)明的實施例，加熱線的具體尺寸，例如直徑和長度，也不受特別的限制，只要該尺寸的加熱線能有效地加熱待測樣品即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)待測樣品的具體尺寸進(jìn)行選擇，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一感應(yīng)線的具體材料不受特別的限制，只要該第一感應(yīng)線的材料能有效地用于測量待測樣品的熱電性能即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際的待測樣品的熱電性能進(jìn)行選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，該第一感應(yīng)線可以由鉑形成的，如此，采用鉑材料的第一感應(yīng)線的電導(dǎo)率更高且使用壽命長，對待測樣品的導(dǎo)電率的測量結(jié)果影響更小。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一感應(yīng)線的具體尺寸，例如直徑和長度，也不受特別的限制，只要該尺寸的第一感應(yīng)線能有效地用于測量待測樣品的熱電性能即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際的待測樣品的具體尺寸進(jìn)行選擇，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二感應(yīng)線的具體材料的具體材料不受特別的限制，只要該第二感應(yīng)線的材料能有效地用于測量待測樣品的熱電性能即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際的待測樣品的熱電性能進(jìn)行選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，該第二感應(yīng)線可以由鉑形成的，如此，采用鉑材料的第二感應(yīng)線的電導(dǎo)率更高且使用壽命長，對待測樣品的導(dǎo)電率的測量結(jié)果影響更小。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二感應(yīng)線的具體尺寸，例如直徑和長度，也不受特別的限制，只要該尺寸的第二感應(yīng)線能有效地用于測量待測樣品的熱電性能即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際的待測樣品的具體尺寸進(jìn)行選擇，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖3，該檢測設(shè)備可進(jìn)一步包括加熱電源5，該加熱電源5與加熱線的兩端的第一熱沉51和第二熱沉52分別相連，用于對加熱線進(jìn)行加熱。如此，可將加熱線與感應(yīng)線分開，減少接觸熱阻對測量結(jié)果的影響。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該加熱電源5的具體種類不受特別的限制，本領(lǐng)域內(nèi)任何已知種類的加熱電源均可，只要該電源能對加熱線進(jìn)行加熱即可，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該檢測設(shè)備可進(jìn)一步包括第一電參數(shù)檢測組件，第一電參數(shù)檢測組件與第一感應(yīng)線的兩端相連，用于對第一感應(yīng)線的電參數(shù)進(jìn)行檢測。如此，通過第一電參數(shù)檢測組件，可測出第一感應(yīng)線的電參數(shù)，用于計算待測樣品的第二搭接點(diǎn)2處的溫度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖3，該第一電參數(shù)檢測組件可包括：第一電源6、第一電阻8、第一電壓表10以及第二電壓表11。其中，第一電阻8、第一電源6和第一感應(yīng)線是串聯(lián)構(gòu)成電回路的，而第一電壓表10與第一電阻8并聯(lián)，且第二電壓表11與第一感應(yīng)線并聯(lián)。如此，通過分別測量出第一電阻8和第一感應(yīng)線的電壓值，再根據(jù)串聯(lián)電路中第一電阻8的已知電阻值可計算出第一感應(yīng)線的電阻值，可進(jìn)一步計算出第二搭接點(diǎn)2的溫度值。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該檢測設(shè)備可進(jìn)一步包括第二電參數(shù)檢測組件，第二電參數(shù)檢測組件與第二感應(yīng)線的兩端相連，用于對第二感應(yīng)線的電參數(shù)進(jìn)行檢測。如此，通過第二電參數(shù)檢測組件，可測出第二感應(yīng)線的電參數(shù)，用于計算待測樣品的第三搭接點(diǎn)3處的溫度值。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖3，該第二電參數(shù)檢測組件可包括：第二電源7、第二電阻9、第三電壓表13以及第四電壓表12。其中，第二電阻9、第二電源7和第二感應(yīng)線串聯(lián)構(gòu)成電回路，而第三電壓表13與第二電阻9并聯(lián)，且第四電壓表12與第二感應(yīng)線并聯(lián)。如此，通過分別測量出第二電阻9和第二感應(yīng)線的電壓值，再根據(jù)串聯(lián)電路中第二電阻9的已知電阻值可計算出第二感應(yīng)線的電阻值，可進(jìn)一步計算出第三搭接點(diǎn)3的溫度值。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該檢測設(shè)備可進(jìn)一步包括第三電參數(shù)檢測組件，第三電參數(shù)檢測組件與第一感應(yīng)線、第二感應(yīng)線的兩端分別相連，用于檢測第二搭接點(diǎn)2與第三搭接點(diǎn)3之間的電參數(shù)。如此，通過第二電參數(shù)檢測組件，可測出待測樣品的下段42的電參數(shù)，用于計算待測樣品的電導(dǎo)率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖5，該第三電參數(shù)檢測組件可包括：第三電源4、第三電阻14、第五電壓表15以及第六電壓表16。其中，第三電阻14、第二電源4和待測樣品位于第二搭接點(diǎn)2與第三搭接點(diǎn)3之間的下段42構(gòu)成電回路，而第五電壓表15與第三電14阻并聯(lián)，且第六電壓表16與待測樣品的下段42并聯(lián)。如此，通過分別測量出第三電阻14和待測樣品下段42的電壓值，再根據(jù)串聯(lián)電路中第三電阻14的已知電阻值，可計算出待測樣品下段42的電阻值，進(jìn)一步可計算出待測樣品的電導(dǎo)率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖4，該第三電參數(shù)檢測組件的第六電壓表16，可單獨(dú)用于檢測待測樣品位于第二搭接點(diǎn)2和第三搭接點(diǎn)3之間的另一個電參數(shù)。如此，在加熱電源5的工作下，單獨(dú)利用第六電壓表16可直接測出位于第二搭接點(diǎn)2和第三搭接點(diǎn)3之間的待測樣品與第一、第二感應(yīng)線形成的熱電偶兩端的電壓差，可作為待測樣品與感應(yīng)線形成的熱電偶的直流塞貝克電勢。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該檢測設(shè)備可進(jìn)一步包括計算組件，該計算組件分別與第一電參數(shù)檢測組件、第二電參數(shù)檢測組件和第三電參數(shù)檢測組件相連，用于確定待測樣品的熱電性能參數(shù)。如此，只要通過分步連接并測量待測樣品的電參數(shù)，即可再通過計算組件的數(shù)據(jù)處理，直接獲得該待測樣品熱電性能參數(shù)的測試結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，待測樣品的熱電性能參數(shù)包括熱導(dǎo)率、塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率的至少之一。

在本發(fā)明的一些實施例中，該熱導(dǎo)率是基于下列公式確定的：

λ＝λ3a3l3l42r02βt2δr3/a4l31l32(δr2r03βt3-δr3r02βt2)，

其中，λ3是第二感應(yīng)線的熱導(dǎo)率，a3是第二感應(yīng)線的橫截面積，l3是第二感應(yīng)線的長度，l42是待測樣品的下段42的長度，△r3是啟動加熱電源5后第二感應(yīng)線的電阻變化，a4是待測樣品的橫截面積，l31是第二感應(yīng)線的第一端與第三搭接點(diǎn)3之間的長度，l32是第二感應(yīng)線的第二端與第三搭接點(diǎn)3之間的長度，△r2是啟動加熱電源5后第一感應(yīng)線的電阻變化，r03是第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，△r3是啟動加熱電源5后第二感應(yīng)線的電阻變化，r02是第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)。

在本發(fā)明的一些實施例中，該塞貝克系數(shù)是基于下列公式確定的：

s＝vsr02βt2r03βt3/(δr2r03βt3-δr3r02βt2)+ss，

其中，vs是待測樣品的下段42與第一感應(yīng)線第二段22和第二感應(yīng)線第二段32形成的熱電偶的直流塞貝克電勢，r02是第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，r03是第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，△r2是啟動加熱電源后第一感應(yīng)線的電阻變化，△r3是啟動加熱電源后第二感應(yīng)線的電阻變化，ss是感應(yīng)線材料在環(huán)境溫度t時的塞貝克系數(shù)。

在本發(fā)明的一些實施例中，該電導(dǎo)率是基于下列公式確定的：σ＝l42/r42a4，其中，l42是待測樣品的下段的長度，r42是待測樣品的下段的電阻，a4是待測樣品的橫截面積。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明提出了一種檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的設(shè)備，可以有效用于一維微納米材料的熱電性能參數(shù)進(jìn)行檢測，可將加熱端和測試端分離，從而將接觸熱電阻引起的誤差大大減小，提高測量的精度；并且在進(jìn)行一次樣品搭接的基礎(chǔ)上，通過改變測量電路可順序獲得待測樣品的多種熱電性能參數(shù)，即可對待測樣品的熱電性能進(jìn)行綜合表征，具有很高的集成度。

在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提出了一種利用上述設(shè)備檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的方法。參照圖2～7，對本發(fā)明的檢測方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖6，該檢測方法包括：

s100：將待測樣品搭接在第一搭接點(diǎn)、第二搭接點(diǎn)和第三搭接點(diǎn)上。

在該步驟中，參考圖2，再將待測的一維微納米材料(也稱為待測樣品)垂直地搭接在加熱線、第一感應(yīng)線和第二感應(yīng)線上，從上至下依次形成第一搭接點(diǎn)1、第二搭接點(diǎn)2以及第三搭接點(diǎn)3。如此，采用三線法能將加熱線與感應(yīng)線有效地分開，并采用雙感應(yīng)線的測試方法，進(jìn)而消除接觸電阻對測試結(jié)果的影響。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一搭接點(diǎn)1在加熱線上的具體位置、第二搭接點(diǎn)2在第一感應(yīng)線的具體位置以及第三搭接點(diǎn)3在第二感應(yīng)線上的具體位置都不受特別的限制，只要上述三個搭接點(diǎn)的位置不會對待測樣品的測試結(jié)果精度產(chǎn)生影響即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際的測試情況進(jìn)行設(shè)定。在本發(fā)明的一些實施例中，第一搭接點(diǎn)1可以設(shè)置在加熱線的中點(diǎn)位置，第二搭接點(diǎn)2可以設(shè)置在第一感應(yīng)線的中點(diǎn)位置，以及第三搭接點(diǎn)3可以設(shè)置在第二感應(yīng)線的中點(diǎn)位置。如此，將待測樣品放在正中間的位置，左右對稱的三根檢測線的對稱性，有利于對待測樣品檢測的熱電性能參數(shù)的準(zhǔn)確性。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，待測樣品與加熱線、第一感應(yīng)線和第二感應(yīng)線的具體搭接方式都不受特別的限制，只要該搭接方式能使第一搭接點(diǎn)1、第二搭接點(diǎn)2以及第三搭接點(diǎn)3有效地傳遞熱量即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)待測樣品和三個檢測線的具體材料進(jìn)行選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，待測樣品與加熱線、第一感應(yīng)線和第二感應(yīng)線之間可以是通過銀膠膠接的方式搭接的。如此，采用銀膠膠接的搭接方式形成的第一搭接點(diǎn)1、第二搭接點(diǎn)2以及第三搭接點(diǎn)3，這三個搭接點(diǎn)的穩(wěn)定性更高、且接觸熱阻很低，不會對待測樣品的檢測結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響。

s200：在真空條件下，啟動加熱電源，對加熱線進(jìn)行加熱。

在該步驟中，將搭接有待測樣品的檢測裝置進(jìn)行抽真空處理，然后參考圖3，啟動加熱電源5并對加熱線進(jìn)行加熱，從而使加熱線搭接上的第一搭接點(diǎn)1成為高溫端，并通過待測樣品的熱傳導(dǎo)在第二搭接點(diǎn)2和第三搭接點(diǎn)3上形成不同的溫降。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該真空處理的具體條件不受特別的限制，只要該真空條件能有效地消除自然對流會對檢測結(jié)果產(chǎn)生的影響即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)待測樣品的材料和實際檢測過程進(jìn)行選擇和調(diào)整。在本發(fā)明的一些實施例中，真空度可以在10^-3pa以下，如此，利用上述的高真空度可以減小空氣對流換熱的影響。在一些具體的實例中，可利用真空泵和分子泵的兩級抽真空方式實現(xiàn)上述的高真空度如此，利用上述的設(shè)備和方法能更有效地減小空氣對流換熱的影響。

s300：利用第一電參數(shù)檢測組件、第二電參數(shù)檢測組件和第三電參數(shù)檢測組件獲取電學(xué)參數(shù)。

在該步驟中，參考圖3～5，在加熱的條件下，利用第一電參數(shù)檢測組件、第二電參數(shù)檢測組件和第三電參數(shù)檢測組件，可包括如下三個步驟先后對待測樣品的熱導(dǎo)率、塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率的相關(guān)電學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量，具體步驟參考圖7。

s310：利用第一電參數(shù)檢測組件和第二電參數(shù)檢測組件，獲取熱導(dǎo)率的相關(guān)電學(xué)參數(shù)。

在該步驟中，參考圖3，將第一電參數(shù)檢測組件與第一感應(yīng)線相連，其中，第一電參數(shù)檢測組件的第一電阻8、第一電源6與第一感應(yīng)線是串聯(lián)構(gòu)成電回路的，而第一電壓表10與第一電阻8并聯(lián)，且第二電壓表11與第一感應(yīng)線并聯(lián)。如此，通過分別測量出第一電阻8和第一感應(yīng)線的電壓值，再根據(jù)串聯(lián)電路中第一電阻8的已知電阻值可計算出第一感應(yīng)線的電阻值，可進(jìn)一步計算出第二搭接點(diǎn)2的溫度值。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熱導(dǎo)率的相關(guān)電學(xué)參數(shù)可以包括：第一電阻8的電阻值、第一電壓表10的電壓值和第二電壓表11的電壓值。如此，通過計算可獲得第一感應(yīng)線在待測樣品在加熱條件下的電阻值，再根據(jù)第一感應(yīng)線的初始電阻值，可進(jìn)一步計算出啟動加熱電源5后第一感應(yīng)線的電阻變化值△r2。

在該步驟中，參考圖3，可同時將第二電參數(shù)檢測組件與第二感應(yīng)線相連，其中，第二電參數(shù)檢測組件的第二電阻9、第二電源7和第二感應(yīng)線串聯(lián)構(gòu)成電回路，而第三電壓表13與第二電阻9并聯(lián)，且第四電壓表12與第二感應(yīng)線并聯(lián)。如此，通過分別測量出第二電阻9和第二感應(yīng)線的電壓值，再根據(jù)串聯(lián)電路中第二電阻9的已知電阻值可計算出第二感應(yīng)線的電阻值，可進(jìn)一步計算出第三搭接點(diǎn)3的溫度值。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熱導(dǎo)率的相關(guān)電學(xué)參數(shù)還可以進(jìn)一步包括：第二電阻9的電阻值、第三電壓表13的電壓值和第四電壓表12的電壓值。如此，通過計算可獲得第二感應(yīng)線在待測樣品在加熱條件下的電阻值，再根據(jù)第一感應(yīng)線的初始電阻值，可進(jìn)一步計算出啟動加熱電源5后第二感應(yīng)線的電阻變化值△r3。

s320：利用第三電參數(shù)檢測組件，獲取塞貝克系數(shù)的相關(guān)電學(xué)參數(shù)。

在該步驟中，參考圖4，將第三電參數(shù)檢測組件的第六電壓表16單獨(dú)用于檢測待測樣品位于第二搭接點(diǎn)2和第三搭接點(diǎn)3之間的塞貝克系數(shù)的相關(guān)電學(xué)參數(shù)。如此，在加熱電源5的加熱下，單獨(dú)利用第六電壓表16可直接測出第二搭接點(diǎn)2和第三搭接點(diǎn)3之間的待測樣品與感應(yīng)線形成的熱電偶兩端的電壓差，可作為待測樣品與感應(yīng)線形成的熱電偶的直流塞貝克電勢。

s330：利用第三電參數(shù)檢測組件，獲取電導(dǎo)率的相關(guān)電學(xué)參數(shù)。

在該步驟中，參考圖5，將第三電參數(shù)檢測組件與第一感應(yīng)線、第二感應(yīng)線的兩端分別相連，用于檢測第二搭接點(diǎn)2與第三搭接點(diǎn)3之間的電參數(shù)。其中，第三電阻14、第二電源4和待測樣品位于第二搭接點(diǎn)2與第三搭接點(diǎn)3之間的下段42構(gòu)成電回路，而第五電壓表15與第三電14阻并聯(lián)，且第六電壓表16與待測樣品的下段42并聯(lián)。如此，通過分別測量出第三電阻14和待測樣品下段42的電壓值，再根據(jù)串聯(lián)電路中第三電阻14的已知電阻值，可計算出待測樣品下段42的電阻值，進(jìn)一步可計算出待測樣品的電導(dǎo)率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，電導(dǎo)率的相關(guān)電學(xué)參數(shù)可包括：第三電阻14的電阻值、第六電壓表16的電壓值和第六電壓表16的電壓值。如此，通過計算可獲得待測樣品下段42的電阻值。

s400：基于步驟s300獲得的電學(xué)參數(shù)，確定一維微納米材料的熱電性能參數(shù)。

在該步驟中，根據(jù)步驟s300獲得的各種相關(guān)的電學(xué)參數(shù)，上述檢測設(shè)備的計算模塊可計算出一維微納米材料的熱電性能參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，熱電性能參數(shù)可以包括熱導(dǎo)率、塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率的至少之一。

在本發(fā)明的一些實施例中，根據(jù)步驟s310獲得的啟動加熱電源后第一感應(yīng)線的電阻變化△r2和啟動加熱電源后第二感應(yīng)線的電阻變化△r3，和進(jìn)行熱電性能檢測前預(yù)先測量的待測樣品的下段的長度l42、橫截面積a4、以及環(huán)境溫度t，然后檢測裝置的計算模塊是基于下列公式可確定出待測樣品的熱導(dǎo)率：

λ＝λ3a3l3l42r02βt2δr3/a4l31l32(δr2r03βt3-δr3r02βt2)；

其中，下列參數(shù)都是已知量：λ3是第二感應(yīng)線的熱導(dǎo)率，a3是第二感應(yīng)線的橫截面積，l3是第二感應(yīng)線的長度，、l31是第二感應(yīng)線的第一端與第三搭接點(diǎn)之間的長度，l32是第二感應(yīng)線的第二端與第三搭接點(diǎn)之間的長度，r03是第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，r02是第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)。

在本發(fā)明的一些實施例中，根據(jù)步驟s310獲得的啟動加熱電源后第一感應(yīng)線的電阻變化△r2和啟動加熱電源后第二感應(yīng)線的電阻變化△r3，以及步驟s320獲得的待測樣品與感應(yīng)線形成的熱電偶的直流塞貝克電勢vs，和進(jìn)行熱電性能檢測前預(yù)先測量的環(huán)境溫度t，然后檢測裝置的計算模塊是基于下列公式可確定出待測樣品與感應(yīng)線形成的熱電偶的塞貝克系數(shù)：

s^*＝vsr02βt2r03βt3/(δr2r03βt3-δr3r02βt2)；

其中，下列參數(shù)都是已知量：r02是第一感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt2是第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，r03是第二感應(yīng)線在0℃溫度下的電阻，βt3是第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)。進(jìn)一步可通過下列公式確定待測樣品的塞貝克系數(shù)：

s＝s^*+ss；

其中，下列參數(shù)是已知量：ss是感應(yīng)線材料在環(huán)境溫度t時的塞貝克系數(shù)。

在本發(fā)明的一些實施例中，根據(jù)步驟s330獲得的待測樣品的下段的電阻r42，和進(jìn)行熱電性能檢測前預(yù)先測量的待測樣品的下段的長度l42和橫截面積a4，然后檢測裝置的計算模塊是基于下列公式可確定出待測樣品的電導(dǎo)率：

σ＝l42/r42a4。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明提出了一種檢測方法，適于檢測一維微納米材料的熱電性能參數(shù)，通過分別設(shè)置的加熱端與測試端，可有效地將接觸熱阻對測試結(jié)果的影響消除，從而顯著地升高了一維微納米材料熱電性能參數(shù)的檢測結(jié)果的精度；并且在進(jìn)行一次樣品搭接的基礎(chǔ)上，通過改變測量電路可順序獲得待測樣品的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)，即可對待測樣品的熱電性能進(jìn)行綜合表征，具有很高的集成度；并且該檢測方法具有測量精度高、易于實現(xiàn)且測試成本低等優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的設(shè)備所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該檢測一維微納米材料熱電性能參數(shù)的方法，在此不再贅述。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實施例僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

在該實施例中，使用如圖1所示的檢測裝置，并按照圖2的搭接方式連接上待測樣品，進(jìn)行待測樣品的熱電性能參數(shù)的檢測。

具體的，圖1所示的檢測裝置中，三條測試線是平行懸架搭接，其端點(diǎn)分別連接于熱沉51、熱沉52、熱沉53、熱沉54、熱沉55和熱沉56，待測樣品沿垂直方向懸架搭接于測試線上，分別與加熱線接于搭接點(diǎn)1、與第一感應(yīng)線接于搭接點(diǎn)2、與第二感應(yīng)線接于搭接點(diǎn)3，搭接點(diǎn)1、搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3將測試線和待測樣品分為測試線11、測試線12、測試線21、測試線22、測試線31、測試線32、待測樣品上段41和待測樣品下段42八個部分。

具體檢測步驟中，需將實驗裝置置于真空恒溫環(huán)境(真空度為10^-3pa以下)中，通直流電加熱加熱線產(chǎn)生待測樣品的高溫端，部分熱量沿待測樣品傳導(dǎo)，經(jīng)過測試線21、測試線22、測試線31和測試線32傳向熱沉，熱沉的溫度與環(huán)境溫度一致，環(huán)境溫度由溫控儀檢測和控制，控制精度±0.1k；借助第一感應(yīng)線和第二感應(yīng)線，再測量其電阻變化確定搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3處的溫度變化。

在測試過程中，首先在不通電加熱的情況下獲得第一感應(yīng)線和第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度下的電阻，然后在加熱線上通直流電，由于焦耳熱效應(yīng)會產(chǎn)生高溫端，部分熱量經(jīng)由待測樣品通過測試線21、測試線22、測試線31和測試線32傳遞到熱沉，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，在上述四段測試線上均產(chǎn)生線性溫度分布，并在搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3間產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)溫差，測試線的電阻與溫度有良好的對應(yīng)關(guān)系，可通過測量其電阻獲得搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3處的溫升，利用搭接點(diǎn)3處的熱流關(guān)系和第二感應(yīng)線的熱物性可確定待測樣品的熱導(dǎo)率；對于熱電材料，搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3間的穩(wěn)態(tài)溫差會產(chǎn)生直流塞貝克電壓，可利用高精度數(shù)字電壓表直接獲取該電壓信號，利用第一感應(yīng)線和第二感應(yīng)線確定穩(wěn)態(tài)溫差，可獲得待測樣品的塞貝克系數(shù)；在不加熱的情況下，改變電路將測試線21、測試線22、測試線31和測試線32視為導(dǎo)線，可測得待測樣品的電阻進(jìn)而獲取其電導(dǎo)率。由于該方法利用了三根測試線分別作為加熱線和感應(yīng)線進(jìn)行測量，故命名為三線法。

其中，參考圖3，熱導(dǎo)率測量電路由直流電源5與加熱線組成閉合回路，通過電加熱產(chǎn)生熱量；直流電源6、標(biāo)準(zhǔn)電阻8和第一感應(yīng)線組成閉合回路，通過高精度數(shù)字電壓表10和11分別探測標(biāo)準(zhǔn)電阻8和第一感應(yīng)線兩端的電壓，進(jìn)一步獲得第一感應(yīng)線的電阻；直流電源7、標(biāo)準(zhǔn)電阻9和第二感應(yīng)線組成閉合回路，通過高精度數(shù)字電壓表12和13分別探測標(biāo)準(zhǔn)電阻9和第二感應(yīng)線兩端的電壓，進(jìn)一步獲得第二感應(yīng)線的電阻。

其中，參考圖4，熱測量塞貝克系數(shù)時，將高精度數(shù)字電壓表10、測試線22、待測樣品下段42和測試線32組成閉合回路，在直流電源5通電加熱線的狀態(tài)下，測量得到搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3間的被測材料與感應(yīng)線形成的熱電偶產(chǎn)生的直流塞貝克電壓。

其中，參考圖5，電導(dǎo)率測量電路由直流電源6、測試線31、待測樣品下段42、測試線21和標(biāo)準(zhǔn)電阻8串聯(lián)組成閉合回路，利用高精度數(shù)字電壓表10經(jīng)由測試線22和測試線32獲得待測樣品下段42兩端電壓，由高精度數(shù)字電壓表11獲得標(biāo)準(zhǔn)電阻8兩端電壓，計算得到待測樣品下段42的電阻進(jìn)而獲得其電導(dǎo)率。

再根據(jù)公式：λ＝λ3a3l3l42r02βt2δr3/a4l31l32(δr2r03βt3-δr3r02βt2)確定待測樣品的熱導(dǎo)率；根據(jù)公式：s^*＝vsr02βt2r03βt3/(δr2r03βt3-δr3r02βt2)確定待測樣品與感應(yīng)線形成的熱電偶的塞貝克系數(shù)，進(jìn)一步根據(jù)公式：s＝s^*+ss確定待測樣品的塞貝克系數(shù)；根據(jù)公式：σ＝l42/r42a4確定待測樣品的電導(dǎo)率。

其中，λ3是第二感應(yīng)線的熱導(dǎo)率，a3是第二感應(yīng)線的橫截面積，a4是待測樣品的橫截面積，l3是第二感應(yīng)線的長度，l42是待測樣品下段42的長度，l31是測試線31段的長度，l32是測試線32段的長度，r02是第一感應(yīng)線在0℃(273.15k)溫度下的電阻，r03是第二感應(yīng)線在0℃(273.15k)溫度下的電阻，βt2是第一感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，βt3是第二感應(yīng)線在環(huán)境溫度t時的電阻溫度系數(shù)，△r2是通電加熱后第一感應(yīng)線的電阻變化，△r3是通電加熱后第二感應(yīng)線的電阻變化，vs是待測樣品下段42與感應(yīng)線形成的熱電偶的的直流塞貝克電勢，ss是第一、第二感應(yīng)線的塞貝克系數(shù)值，r42是待測樣品下段42的電阻。

該實施例的熱導(dǎo)率的檢測結(jié)果，如圖8所示。從圖8可看出，測量得到在200-300k溫度范圍內(nèi)被測材料鉑銠13合金的熱導(dǎo)率在25.3wm^-1k^-1至38.4wm^-1k^-1，測量結(jié)果整體上具有較高的精度，測量不確定度為8％。。

該實施例的塞貝克系數(shù)的檢測結(jié)果，如圖9所示。從圖9可看出，測量得到在200-300k溫度范圍內(nèi)被測材料鉑銠13合金和感應(yīng)線材料鉑形成的熱電偶的塞貝克系數(shù)自3.1μvk^-1增加至6.3μvk^-1，測量不確定度為5％；消除感應(yīng)線鉑的影響后得到被測材料鉑銠13合金的塞貝克系數(shù)整體上自1.6μvk^-1減少至1.1μvk^-1，最大絕對誤差為0.4μvk^-1，具有很高的分辨率。

該實施例的電導(dǎo)率檢測結(jié)果，如圖10所示。從圖10可看出，測量得到在200-300k溫度范圍內(nèi)被測材料鉑銠13合金的電導(dǎo)率從3.9×10⁶sm^-1減小到3.3×10⁶sm^-1，測量不確定度為3％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，將加熱端與測試端分離，故而在搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3處，熱量均是由待測樣品傳向測試線，接觸熱阻在搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3處產(chǎn)生的誤差偏離方向相同，通過補(bǔ)償作用，測試線上搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3的實際溫差與感應(yīng)線上搭接點(diǎn)2和搭接點(diǎn)3的測量溫差的差別，即接觸熱阻引起的誤差大大減小，測量精度得到提高；在進(jìn)行一次樣品搭接的基礎(chǔ)上，通過改變測量電路可順序獲得待測樣品的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)，可對待測樣品的熱電性能進(jìn)行綜合表征，具有很高的集成度。本發(fā)明具有測量精度高、易于實現(xiàn)及測試成本低等優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。