ATA-2041高压放大器在电卡制冷器件性能测试系统中的应用

实验名称：电卡制冷器件性能测试系统

实验目的：搭建测试系统实验装置，对电卡制冷器件的制冷性能进行实验研究有着重要的作用，而目前已提出的电卡制冷装置大多仍处于理论分析和仿真模拟阶段，缺乏有效的实验结果分析。

图1：电卡制冷器件制冷性能测试系统示意图

测试设备：高压放大器、信号发生器、数据采集仪、电脑等。

实验过程：

图2：性能测试系统实物图

电卡制冷装置性能测试系统主要包含三部分：电卡制冷器件、控制电系统和温度测量系统。

基于热电热开关的电卡制冷装置由热电模块、热侧热电热开关、冷侧热电热开关、铝翅片散热器、微型陶瓷电阻加热片和保温隔热材料组成。

在基于热电热开关的电卡制冷器件中，电卡模块驱动电路用于驱动电卡元件产生电卡效应，热电热开关控制电路则是用于控制由热源向散热器的热流，两者相辅相成，相互耦合，才能使电卡制冷器件良好地运行。本研究中使用电磁继电器开关来控制两套电路的联动。

电卡模块驱动电路主要包括信号发生器和高压放大器，因为多层电容式电卡元件的驱动电压要求较大，而一般的信号发生器最大只能产生10V的电压信号，因此需经过高压放大器进行放大。由信号发生器产生的低压直流信号经过高压放大器按照一定的比例放大后变为高压直流信号，之后经由电磁继电器开关控制变为高压方波信号，通过导电铜丝和导电铜片作用于电卡模块中并联的电卡元件阵列，产生电卡效应。

图3：电卡模块驱动电路示意图

温度测量系统主要由铜-康铜T型热电偶、安捷伦数据采集仪和计算机组成。

实验结果：

主要介绍了电卡制冷器件制冷性能测试系统，包括的电卡制冷器件、控制电路系统和温度测量系统。其中涉及电卡制冷器件搭建过程中所需的实验材料和设备以及搭建流程。介绍了控制电路系统中电卡模块驱动电路和热电热开关控制电路的构造和所需设备，分析了依靠电磁继电器开关实现两个电路耦合的工作原理。同时，对温度测量系统所需的实验设备和工作原理进行阐述。

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审核编辑 黄宇