JPH0755739A - 熱電特性測定方法及び装置 - Google Patents
熱電特性測定方法及び装置Info
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- JPH0755739A JPH0755739A JP20648393A JP20648393A JPH0755739A JP H0755739 A JPH0755739 A JP H0755739A JP 20648393 A JP20648393 A JP 20648393A JP 20648393 A JP20648393 A JP 20648393A JP H0755739 A JPH0755739 A JP H0755739A
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の両端に与える温度差が従来の直流法に
比べて非常に小さくても熱電率、したがって性能指数を
高精度に測定でき、測定が容易になるとともに、試料に
対する要求も緩やかになり、測定のための構成も簡単に
なる。 【構成】 試料１の熱電率、比抵抗及び熱伝導率を夫々
求め、これらの値から試料１の性能指数を算出する測定
方法において、試料１の片面の一端に光源６から熱エネ
ルギをくりかえし断続照射して試料１の両端間に発生す
る熱電圧をリード線３1，３2から取り出し、試料両端の
温度波振幅Ｔ1，Ｔ2を熱電対２1，２2で検出する。これ
らの電圧をロックイン増幅器１１で増幅し、コンピュー
タ１０で熱電率を算出する。比抵抗は交流電源７を用い
て測定し、熱伝導率は、交流カロリメトリ法による。
比べて非常に小さくても熱電率、したがって性能指数を
高精度に測定でき、測定が容易になるとともに、試料に
対する要求も緩やかになり、測定のための構成も簡単に
なる。 【構成】 試料１の熱電率、比抵抗及び熱伝導率を夫々
求め、これらの値から試料１の性能指数を算出する測定
方法において、試料１の片面の一端に光源６から熱エネ
ルギをくりかえし断続照射して試料１の両端間に発生す
る熱電圧をリード線３1，３2から取り出し、試料両端の
温度波振幅Ｔ1，Ｔ2を熱電対２1，２2で検出する。これ
らの電圧をロックイン増幅器１１で増幅し、コンピュー
タ１０で熱電率を算出する。比抵抗は交流電源７を用い
て測定し、熱伝導率は、交流カロリメトリ法による。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱発電材料の熱電特性
を表わす性能指数を測定する熱電特性方法及びその装置
に関する。
を表わす性能指数を測定する熱電特性方法及びその装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱発電材料の熱電特性を表わす性能指数
Ｚは、試料の熱電率をα（μＶ／Ｋ），熱伝導率をλ
（ｗ／ｍＫ），比抵抗をρ（μΩ・ｃｍ）とすると、次
式で示される。
Ｚは、試料の熱電率をα（μＶ／Ｋ），熱伝導率をλ
（ｗ／ｍＫ），比抵抗をρ（μΩ・ｃｍ）とすると、次
式で示される。
【０００３】Ｚ＝α2／（λ・ρ） したがって、熱発電材料としては、性能指数Ｚの大きい
材料を開発し、選択することが重要である。
材料を開発し、選択することが重要である。
【０００４】従来、熱電率の測定は、直流法により行な
われてきた。
われてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように熱電率を
直流法により測定すると、温度差の測定が直流微電圧の
測定となるため、余り高感度で測定できず、したがって
温度差を大きくしなければならないという問題があっ
た。また、熱電測定においても、リード線と試料との接
触電圧が誤差となる等の問題もあった。
直流法により測定すると、温度差の測定が直流微電圧の
測定となるため、余り高感度で測定できず、したがって
温度差を大きくしなければならないという問題があっ
た。また、熱電測定においても、リード線と試料との接
触電圧が誤差となる等の問題もあった。
【０００６】本発明は、従来のこのような問題を鑑みて
なされたもので、熱電率を高精度に測定することがで
き、また一つの装置で比較的容易に且つ高精度に熱電特
性としての性能指数を測定することができる測定方法及
び装置を提供することをその目的とするものである。
なされたもので、熱電率を高精度に測定することがで
き、また一つの装置で比較的容易に且つ高精度に熱電特
性としての性能指数を測定することができる測定方法及
び装置を提供することをその目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、試料の熱電率α，比抵抗
ρ及び熱伝動率λを夫々求め、これらの値から試料の性
能指数Ｚ（Ｚ＝α2／(λ・ρ)）を算出する熱電特性測
定方法において、試料の片面の一端に一定振幅の熱エネ
ルギーを一定周波数でくりかえし断続照射して、試料の
両端間に発生する熱電圧の交流振幅Ｖと試料の両端の温
度波振幅Ｔ1，Ｔ2を測定し、この熱電圧の交流振幅Ｖと
試料両端の温度波振幅Ｔ1，Ｔ2とから試料の熱電率α
（α＝Ｖ／（Ｔ1−Ｔ2））を算出する熱電率測定段階
と、試料に前記一定周波数と同じ周波数の交流電流を流
して、その振幅Ｉ0と試料両端間の交流電圧振幅Ｖ0を測
定して該試料の比抵抗ρを算出する比抵抗測定段階と、
試料の片面の一部を覆い部材で覆った状態で該片面に一
定振幅の熱エネルギを一定周波数ｆでくりかえし断続照
射し、試料の被遮蔽部における前記覆い部材の端部から
種々の距離の点の温度波振幅を測定し、該距離を変数と
する温度波振幅の対数の特性線の勾配値ｋを求め、ｋ＝
√πｆ／Ｄより試料の厚さと直角方向の熱拡散率Ｄを求
め、また、試料の片面に一定振幅の熱エネルギを一定周
波数ｆでくりかえし断続照射し、そのときの試料の温度
波振幅から比熱Ｃを求め、この比熱Ｃと前記熱拡散率Ｄ
とから熱伝導熱λを算出する熱伝導率測定段階とを有す
ることを特徴とし、とし、請求項２記載の発明は、試料
の熱電率α，比抵抗ρ及び熱伝導率λを夫々求め、これ
らの値から試料の性能指数Ｚ（Ｚ＝α2／（λ・ρ））
を算出する熱電特性測定装置において、一定振幅の熱エ
ネルギを一定周波数で試料の片面に断続照射する熱源
と、試料の両端に固着する一対の熱電素子と、ロックイ
ン増幅器と、該ロックイン増幅器に接続された熱電率，
比抵抗及び熱伝導率演算手段と、試料の片面の一側部及
び熱電素子の１つを前記熱源から遮蔽し移動自在の覆い
部材と、該覆い部材移動距離測定手段と、試料の両端に
接続される交流電源と、熱電率を測定するときは前記一
対熱電素子の出力及び試料両端間の熱電圧を、比抵抗を
測定するときは交流電源を試料両端に接続したときの試
料両端の電圧と試料に流れる電流に対応する電圧を前記
ロックイン増幅器に順次入力させ、熱伝導率を測定する
ときは前記覆い部材により遮蔽される前記熱電素子の１
つの出力を前記ロックイン増幅器に入力させるスイッチ
手段とを備え、前記覆い部材の移動距離測定手段は、熱
拡散率を測定するときはその出力を前記演算手段に入力
させるようにしたことを特徴とする。
めに、請求項１記載の発明は、試料の熱電率α，比抵抗
ρ及び熱伝動率λを夫々求め、これらの値から試料の性
能指数Ｚ（Ｚ＝α2／(λ・ρ)）を算出する熱電特性測
定方法において、試料の片面の一端に一定振幅の熱エネ
ルギーを一定周波数でくりかえし断続照射して、試料の
両端間に発生する熱電圧の交流振幅Ｖと試料の両端の温
度波振幅Ｔ1，Ｔ2を測定し、この熱電圧の交流振幅Ｖと
試料両端の温度波振幅Ｔ1，Ｔ2とから試料の熱電率α
（α＝Ｖ／（Ｔ1−Ｔ2））を算出する熱電率測定段階
と、試料に前記一定周波数と同じ周波数の交流電流を流
して、その振幅Ｉ0と試料両端間の交流電圧振幅Ｖ0を測
定して該試料の比抵抗ρを算出する比抵抗測定段階と、
試料の片面の一部を覆い部材で覆った状態で該片面に一
定振幅の熱エネルギを一定周波数ｆでくりかえし断続照
射し、試料の被遮蔽部における前記覆い部材の端部から
種々の距離の点の温度波振幅を測定し、該距離を変数と
する温度波振幅の対数の特性線の勾配値ｋを求め、ｋ＝
√πｆ／Ｄより試料の厚さと直角方向の熱拡散率Ｄを求
め、また、試料の片面に一定振幅の熱エネルギを一定周
波数ｆでくりかえし断続照射し、そのときの試料の温度
波振幅から比熱Ｃを求め、この比熱Ｃと前記熱拡散率Ｄ
とから熱伝導熱λを算出する熱伝導率測定段階とを有す
ることを特徴とし、とし、請求項２記載の発明は、試料
の熱電率α，比抵抗ρ及び熱伝導率λを夫々求め、これ
らの値から試料の性能指数Ｚ（Ｚ＝α2／（λ・ρ））
を算出する熱電特性測定装置において、一定振幅の熱エ
ネルギを一定周波数で試料の片面に断続照射する熱源
と、試料の両端に固着する一対の熱電素子と、ロックイ
ン増幅器と、該ロックイン増幅器に接続された熱電率，
比抵抗及び熱伝導率演算手段と、試料の片面の一側部及
び熱電素子の１つを前記熱源から遮蔽し移動自在の覆い
部材と、該覆い部材移動距離測定手段と、試料の両端に
接続される交流電源と、熱電率を測定するときは前記一
対熱電素子の出力及び試料両端間の熱電圧を、比抵抗を
測定するときは交流電源を試料両端に接続したときの試
料両端の電圧と試料に流れる電流に対応する電圧を前記
ロックイン増幅器に順次入力させ、熱伝導率を測定する
ときは前記覆い部材により遮蔽される前記熱電素子の１
つの出力を前記ロックイン増幅器に入力させるスイッチ
手段とを備え、前記覆い部材の移動距離測定手段は、熱
拡散率を測定するときはその出力を前記演算手段に入力
させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１記載の発明の構成によれば、熱電率測
定段階では、試料の片面の一端に一定振幅の熱エネルギ
を一定周波数でくりかえし断続照射して、試料の両端間
に発生する熱電圧の交流振幅Ｖと試料両端の温度波振幅
Ｔ1，Ｔ2を測定する。試料の熱電率αは、α＝Ｖ／（Ｔ
1−Ｔ2）で表されるから、測定された熱電圧の交流振幅
Ｖ及び試料両端の温度波振幅Ｔ1，Ｔ2を上式に代入して
求める。
定段階では、試料の片面の一端に一定振幅の熱エネルギ
を一定周波数でくりかえし断続照射して、試料の両端間
に発生する熱電圧の交流振幅Ｖと試料両端の温度波振幅
Ｔ1，Ｔ2を測定する。試料の熱電率αは、α＝Ｖ／（Ｔ
1−Ｔ2）で表されるから、測定された熱電圧の交流振幅
Ｖ及び試料両端の温度波振幅Ｔ1，Ｔ2を上式に代入して
求める。
【０００９】但し、試料の熱エネルギ照射面とその裏面
の交流温度分布の均一性を保つために、周波数と試料の
厚さとの間には次の条件が必要であり、試料として薄
板、薄膜が適当である。
の交流温度分布の均一性を保つために、周波数と試料の
厚さとの間には次の条件が必要であり、試料として薄
板、薄膜が適当である。
【００１０】ｄ≦０．０３×√（Ｄ／πｆ） ここで、ｄ，Ｄ，ｆは、試料の厚さ、熱拡散率、測定周
波数、比抵抗測定段階では、試料に前記一定周波数と同
じ周波数の交流電流を流してその振幅Ｉ0と試料両端間
の交流電圧振幅Ｖ0を測定する。
波数、比抵抗測定段階では、試料に前記一定周波数と同
じ周波数の交流電流を流してその振幅Ｉ0と試料両端間
の交流電圧振幅Ｖ0を測定する。
【００１１】試料両端間の抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｖ0・Ｒ0／
ＶR ただし、Ｒ0は交流電流が流れる既知の抵抗、ＶRは抵抗
Ｒ0端の電圧であるから、上式に交流電圧振幅Ｖ0，抵抗
Ｒ0の抵抗値及び電圧ＶRを代入して抵抗値Ｒを求め、こ
れから比抵抗ρを算出する。
ＶR ただし、Ｒ0は交流電流が流れる既知の抵抗、ＶRは抵抗
Ｒ0端の電圧であるから、上式に交流電圧振幅Ｖ0，抵抗
Ｒ0の抵抗値及び電圧ＶRを代入して抵抗値Ｒを求め、こ
れから比抵抗ρを算出する。
【００１２】熱伝導率測定段階では、試料の片面の一部
を覆い部材で覆った状態で、該片面に、熱電率測定段階
と同様に一定振幅の熱エネルギーを一定周波数でくりか
えし断続照射し、試料の被遮断部における前記覆い部材
の端部から種々の距離の点の温度波振幅Ｔを測定し、該
距離を変数とする温度波振幅Ｔの対数の特性曲線の勾配
値を求める。
を覆い部材で覆った状態で、該片面に、熱電率測定段階
と同様に一定振幅の熱エネルギーを一定周波数でくりか
えし断続照射し、試料の被遮断部における前記覆い部材
の端部から種々の距離の点の温度波振幅Ｔを測定し、該
距離を変数とする温度波振幅Ｔの対数の特性曲線の勾配
値を求める。
【００１３】勾配値Ｋは Ｋ＝√（πｆ／Ｄ） 但し、Ｄは試料の面に平行方向の熱拡散率であるから、
この式から熱拡散率を求める。
この式から熱拡散率を求める。
【００１４】この測定方法については、既にこの出願人
の発明者等により提案されているので、詳述しない（特
公平４−７９４１１号公報参照）。
の発明者等により提案されているので、詳述しない（特
公平４−７９４１１号公報参照）。
【００１５】次いで前記覆い部材を用いないで、前述と
同様に、一定振幅の熱エネルギを一定周波数でくりかえ
し断続照射し、そのときの試料の温度波振幅Ｔから試料
の比熱Ｃを求める。
同様に、一定振幅の熱エネルギを一定周波数でくりかえ
し断続照射し、そのときの試料の温度波振幅Ｔから試料
の比熱Ｃを求める。
【００１６】熱伝導率λと熱伝導率Ｄと比熱Ｃとは、λ
＝Ｃ・Ｄの関係が成立するので、比熱Ｃ及び熱拡散率Ｄ
の測定値から熱伝導率λを算出する。
＝Ｃ・Ｄの関係が成立するので、比熱Ｃ及び熱拡散率Ｄ
の測定値から熱伝導率λを算出する。
【００１７】この測定段階に用いられる測定方法は交流
カロリメトリといわれるものである。熱電率測定段階に
おける測定値及び熱伝導率測定段階における測定値はい
ずれも交流値であるので、微小値でもロックイン増幅値
を用いることにより安定に増幅することができ、熱電率
測定段階では、従来の直流法に比して熱エネルギの照射
により試料の温度差を、従来の直流法に比して１／１０
から１／１００の程度まで小さくして測定することがで
き、測定が容易になるとともに試料に対する要求も緩や
かになり測定精度が向上する。
カロリメトリといわれるものである。熱電率測定段階に
おける測定値及び熱伝導率測定段階における測定値はい
ずれも交流値であるので、微小値でもロックイン増幅値
を用いることにより安定に増幅することができ、熱電率
測定段階では、従来の直流法に比して熱エネルギの照射
により試料の温度差を、従来の直流法に比して１／１０
から１／１００の程度まで小さくして測定することがで
き、測定が容易になるとともに試料に対する要求も緩や
かになり測定精度が向上する。
【００１８】以上の測定段階により測定された熱電率
α，比抵抗ρ及び熱伝導率λとから既知の式により性能
指数を算出する。
α，比抵抗ρ及び熱伝導率λとから既知の式により性能
指数を算出する。
【００１９】請求項２記載の発明によれば、熱電率、比
抵抗及び熱伝導率を試料１個を同じセッティングの下で
上述のようにして順に測定することができ、構成も熱
源、ロックイン増幅器等が共用できて簡単である。
抵抗及び熱伝導率を試料１個を同じセッティングの下で
上述のようにして順に測定することができ、構成も熱
源、ロックイン増幅器等が共用できて簡単である。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００２１】図１は、本発明の熱電特性測定方法を実施
する装置の実施例を示す。
する装置の実施例を示す。
【００２２】図１において、１は熱電特性を測定しよう
とする試料で、その両端には熱電素子例えば熱電対
２1，２2と、白金線から成るリード線３1，４1及び
３2，４2が溶接され、各端部はスイッチ回路５に接続さ
れている。６は試料１の一側部を断続照射するチョッパ
を付設した熱源例えば光源である。７は交流電源で、こ
れは、図示しないスイッチとリード線４1，４2を介して
試料１の両端に接続され、交流電源１とリード線４1と
の接続回路中に既知の抵抗値Ｒ0を有する抵抗８が介入
接続され、その両端から引き出されたリード線91,92が
前記スイッチ回路５に接続されている。該スイッチ回路
５は、演算制御手段としてのコンピュータ１０の出力に
よって切り換え制御され、熱電対２1，２2から出力した
温度波に対応する信号、リード線３1，３2から出力した
交流振幅Ｖの熱電圧又は試料１に交流電流を流したとき
にその両端に生ずる交流電圧及びリード線91，92から出
力した抵抗８の端子電圧を、熱電率測定、比抵抗測定及
び熱伝導率測定の各測定において必要な電圧を任意の順
序でロックイン増幅器１１に供給するためのものであ
る。ロックイン増幅器１１は、光源６を用いるときは断
続光から得られた電気信号を参照信号とし、交流電源７
を試料１に接続するときは交流電源７から得た交流信号
を参照信号とし、良好なＳ／Ｎ比でスイッチ回路５から
の出力信号を増幅する。１２は試料１の片面の一部を覆
い光源６からの光を遮断する移動自在の覆い部材、１３
はこの端部から熱電対２1までの距離を測定する移動距
離測定手段例えばマイクロメータであり、この出力はコ
ンピュータ１０に入力するようになっている。コンピュ
ータ１０は、熱電率、比抵抗及び熱伝導率の測定におい
てロックイン増幅器１１で増幅したスイッチ回路５の出
力及びマイクロメータ１３の出力を格納して熱電率、比
抵抗及び熱拡散率及び性能指数を演算する。次に前記装
置に用いた熱電率、比抵抗及び熱伝導率の各測定段階を
説明する。
とする試料で、その両端には熱電素子例えば熱電対
２1，２2と、白金線から成るリード線３1，４1及び
３2，４2が溶接され、各端部はスイッチ回路５に接続さ
れている。６は試料１の一側部を断続照射するチョッパ
を付設した熱源例えば光源である。７は交流電源で、こ
れは、図示しないスイッチとリード線４1，４2を介して
試料１の両端に接続され、交流電源１とリード線４1と
の接続回路中に既知の抵抗値Ｒ0を有する抵抗８が介入
接続され、その両端から引き出されたリード線91,92が
前記スイッチ回路５に接続されている。該スイッチ回路
５は、演算制御手段としてのコンピュータ１０の出力に
よって切り換え制御され、熱電対２1，２2から出力した
温度波に対応する信号、リード線３1，３2から出力した
交流振幅Ｖの熱電圧又は試料１に交流電流を流したとき
にその両端に生ずる交流電圧及びリード線91，92から出
力した抵抗８の端子電圧を、熱電率測定、比抵抗測定及
び熱伝導率測定の各測定において必要な電圧を任意の順
序でロックイン増幅器１１に供給するためのものであ
る。ロックイン増幅器１１は、光源６を用いるときは断
続光から得られた電気信号を参照信号とし、交流電源７
を試料１に接続するときは交流電源７から得た交流信号
を参照信号とし、良好なＳ／Ｎ比でスイッチ回路５から
の出力信号を増幅する。１２は試料１の片面の一部を覆
い光源６からの光を遮断する移動自在の覆い部材、１３
はこの端部から熱電対２1までの距離を測定する移動距
離測定手段例えばマイクロメータであり、この出力はコ
ンピュータ１０に入力するようになっている。コンピュ
ータ１０は、熱電率、比抵抗及び熱伝導率の測定におい
てロックイン増幅器１１で増幅したスイッチ回路５の出
力及びマイクロメータ１３の出力を格納して熱電率、比
抵抗及び熱拡散率及び性能指数を演算する。次に前記装
置に用いた熱電率、比抵抗及び熱伝導率の各測定段階を
説明する。
【００２３】図２は、図１に示す熱電特性測定装置にお
いて熱電率の測定に使用する回路部分のみを示す回路図
である。
いて熱電率の測定に使用する回路部分のみを示す回路図
である。
【００２４】試料１の片面の一側部に一定振幅の熱エネ
ルギを一定周波数でくりかえし照射すると、試料１の両
端は温度差を生じ、その両端には熱電圧を生じる。その
両端の温度波振幅Ｔ1，Ｔ2は熱電対２1，２2で検出さ
れ、熱電圧の交流振幅Ｖはリード線３1，３2により取り
出され、それぞれスイッチ回路５に入力する。スイッチ
回路５はコンピュータ１０により熱電対２1，２2の出力
及びリード線３1，３2の出力が順次、任意の順序でロッ
クイン増幅器１１に入力するように切り換え制御され
る。コンピュータ１０は、入力した温度波振幅Ｔ1，Ｔ2
及び熱電圧の交流振幅Ｖに対応する信号を格納し、これ
からの信号から前述の式に従って演算を行ない熱電率α
を算出する。
ルギを一定周波数でくりかえし照射すると、試料１の両
端は温度差を生じ、その両端には熱電圧を生じる。その
両端の温度波振幅Ｔ1，Ｔ2は熱電対２1，２2で検出さ
れ、熱電圧の交流振幅Ｖはリード線３1，３2により取り
出され、それぞれスイッチ回路５に入力する。スイッチ
回路５はコンピュータ１０により熱電対２1，２2の出力
及びリード線３1，３2の出力が順次、任意の順序でロッ
クイン増幅器１１に入力するように切り換え制御され
る。コンピュータ１０は、入力した温度波振幅Ｔ1，Ｔ2
及び熱電圧の交流振幅Ｖに対応する信号を格納し、これ
からの信号から前述の式に従って演算を行ない熱電率α
を算出する。
【００２５】図３は、図１に示す装置において比抵抗の
測定に使用する回路部分のみを示す回路図である。
測定に使用する回路部分のみを示す回路図である。
【００２６】交流電源７を、図示しないスイッチの閉成
により抵抗８を介して試料１に接続し、熱電率の測定時
と同じ周波数の一定振幅の交流電流を試料１に供給す
る。試料１の両端には、交流電流により振幅Ｖ0の交流
電圧が生じ、抵抗８の両端には振幅ＶRの交流電圧が生
じ、これら電圧はコンピュータ１０により切り換え制御
されるスイッチ回路５を経て順次ロックイン増幅器１１
に供給され、増幅される。コンピュータ１０は、入力し
た交流振幅Ｖ0，ＶRに対応する信号を格納し、これらの
信号及び試料の大きさに対応する信号から ρ＝Ｖ0・
Ｒ0／（ＶR・Ａ・ｌ），（但し、Ａは試料の断面積、ｌ
は長さである）に従って演算を行ない比抵抗ρを算出す
る。
により抵抗８を介して試料１に接続し、熱電率の測定時
と同じ周波数の一定振幅の交流電流を試料１に供給す
る。試料１の両端には、交流電流により振幅Ｖ0の交流
電圧が生じ、抵抗８の両端には振幅ＶRの交流電圧が生
じ、これら電圧はコンピュータ１０により切り換え制御
されるスイッチ回路５を経て順次ロックイン増幅器１１
に供給され、増幅される。コンピュータ１０は、入力し
た交流振幅Ｖ0，ＶRに対応する信号を格納し、これらの
信号及び試料の大きさに対応する信号から ρ＝Ｖ0・
Ｒ0／（ＶR・Ａ・ｌ），（但し、Ａは試料の断面積、ｌ
は長さである）に従って演算を行ない比抵抗ρを算出す
る。
【００２７】図４は、図１に示す装置において熱拡散率
の測定に使用する回路部分のみを示す回路図である。
の測定に使用する回路部分のみを示す回路図である。
【００２８】この測定では、熱電率測定時に試料１面か
らどかしていた覆い部材１２を図示のように熱電対２1
を含めて試料１の片面の一部を覆って配置する。
らどかしていた覆い部材１２を図示のように熱電対２1
を含めて試料１の片面の一部を覆って配置する。
【００２９】試料１の片面の一側部に光源６により一定
振幅の熱エネルギを一定周波数でくりかえし照射し、覆
い部材１２を試料１の面に沿って移動する。そして覆い
部材１２の端部から熱電対２1までの種々の距離の点の
温度波振幅Ｔに対応する信号をスイッチ回路５を介して
ロックイン増幅器１１に入力し、増幅してコンピュータ
１０に格納する。一方、マイクロメータ１３で測定され
た前記種々の距離に対応する信号をコンピュータ１０に
入力し格納する。
振幅の熱エネルギを一定周波数でくりかえし照射し、覆
い部材１２を試料１の面に沿って移動する。そして覆い
部材１２の端部から熱電対２1までの種々の距離の点の
温度波振幅Ｔに対応する信号をスイッチ回路５を介して
ロックイン増幅器１１に入力し、増幅してコンピュータ
１０に格納する。一方、マイクロメータ１３で測定され
た前記種々の距離に対応する信号をコンピュータ１０に
入力し格納する。
【００３０】コンピュター１０は、前記距離を変数とす
る温度波振幅Ｔの対数の特性線の勾配Ｋを求め、 Ｋ＝
√（πｆ／Ｄ）により試料１の厚さと直角方向の熱拡散
率Ｄを演算する。次いで、覆い部材１２を試料１面から
どかして試料１の片面に光源６により一定振幅の熱エネ
ルギを一定周波数でくりかえし照射し、熱電対２1によ
り温度波振幅Ｔを検出し、この出力をスイッチ回路５を
経てロックイン増幅器１１で増幅しコンピュータ１０に
入力する。コンピュータ１０は Ｔ＝Ｑ0／（２ω
Ｃ5），（但し、Ｑ0は熱エネルギ、Ｃ5は試料１の熱容
量）に従って熱容量を次いで比熱を算出する。そしてこ
の比熱Ｃと熱拡散率とから熱伝導率λを算出する。
る温度波振幅Ｔの対数の特性線の勾配Ｋを求め、 Ｋ＝
√（πｆ／Ｄ）により試料１の厚さと直角方向の熱拡散
率Ｄを演算する。次いで、覆い部材１２を試料１面から
どかして試料１の片面に光源６により一定振幅の熱エネ
ルギを一定周波数でくりかえし照射し、熱電対２1によ
り温度波振幅Ｔを検出し、この出力をスイッチ回路５を
経てロックイン増幅器１１で増幅しコンピュータ１０に
入力する。コンピュータ１０は Ｔ＝Ｑ0／（２ω
Ｃ5），（但し、Ｑ0は熱エネルギ、Ｃ5は試料１の熱容
量）に従って熱容量を次いで比熱を算出する。そしてこ
の比熱Ｃと熱拡散率とから熱伝導率λを算出する。
【００３１】以上の熱電率α，比抵抗ρ及び熱伝導率λ
の各測定段階により得られた熱電率，比抵抗及び熱伝導
率の値を、コンピュータ１０に格納された Ｚ＝α2／
（λ・ρ）に代入して演算を行ない、性能指数Ｚを算出
する。
の各測定段階により得られた熱電率，比抵抗及び熱伝導
率の値を、コンピュータ１０に格納された Ｚ＝α2／
（λ・ρ）に代入して演算を行ない、性能指数Ｚを算出
する。
【００３２】上述の装置により、ある一定速度で昇温し
ながら、室温から高温まで連続的に以上の熱電率、比抵
抗及び熱拡散率を測定することができる。
ながら、室温から高温まで連続的に以上の熱電率、比抵
抗及び熱拡散率を測定することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
から、試料の両端に与える温度差を従来のものに比べて
非常に小さくても熱電率、したがって性能指数を高精度
に測定でき、測定が容易になるとともに、試料に対する
要求も緩やかになるという効果があり、また、測定のた
めの構成も簡単になるという効果を有する。
から、試料の両端に与える温度差を従来のものに比べて
非常に小さくても熱電率、したがって性能指数を高精度
に測定でき、測定が容易になるとともに、試料に対する
要求も緩やかになるという効果があり、また、測定のた
めの構成も簡単になるという効果を有する。
【図１】 本発明の熱電特性測定方法を実施するための
熱電特性測定装置のブロック図
熱電特性測定装置のブロック図
【図２】 前記測定方法における熱電率測定段階を実施
するための前記熱電特性測定装置の要部のブロック図
するための前記熱電特性測定装置の要部のブロック図
【図３】 前記測定方法における比抵抗測定段階を実施
するための前記熱電特性測定装置の要部のブロック図
するための前記熱電特性測定装置の要部のブロック図
【図４】 前記測定方法における熱伝導率測定段階を実
施するための熱電特性測定装置の要部のブロック図
施するための熱電特性測定装置の要部のブロック図
１ 試料 ２1，２2 熱電対 ３1，３2 リード線 ４1，４2 リード線 ５ スイッチ回路 ６ 光源 ７ 交流電源 ８ 抵抗 １０ コンピュータ １１ ロックイン増幅
器 １２ 覆い部材 １３ マイクロメータ
器 １２ 覆い部材 １３ マイクロメータ
Claims (2)
- 【請求項１】 試料の熱電率α，比抵抗ρ及び熱伝動率
λを夫々求め、これらの値から試料の性能指数Ｚ（Ｚ＝
α2／(λ・ρ)）を算出する熱電特性測定方法におい
て、試料の片面の一端に一定振幅の熱エネルギーを一定
周波数でくりかえし断続照射して、試料の両端間に発生
する熱電圧の交流振幅Ｖと試料の両端の温度波振幅
Ｔ1，Ｔ2を測定し、この熱電圧の交流振幅Ｖと試料両端
の温度波振幅Ｔ1，Ｔ2とから試料の熱電率α（α＝Ｖ／
（Ｔ1−Ｔ2））を算出する熱電率測定段階と、試料に前
記一定周波数と同じ周波数の交流電流を流して、その振
幅Ｉ0と試料両端間の交流電圧振幅Ｖ0を測定して該試料
の比抵抗ρを算出する比抵抗測定段階と、試料の片面の
一部を覆い部材で覆った状態で該片面に一定振幅の熱エ
ネルギを一定周波数ｆでくりかえし断続照射し、試料の
被遮蔽部における前記覆い部材の端部から種々の距離の
点の温度波振幅を測定し、該距離を変数とする温度波振
幅の対数の特性線の勾配値ｋを求め、ｋ＝√πｆ／Ｄよ
り試料の厚さと直角方向の熱拡散率Ｄを求め、また、試
料の片面に一定振幅の熱エネルギを一定周波数ｆでくり
かえし断続照射し、そのときの試料の温度波振幅から比
熱Ｃを求め、この比熱Ｃと前記熱拡散率Ｄとから熱伝導
熱λを算出する熱伝導率測定段階とを有することを特徴
とする熱電特性測定方法。 - 【請求項２】 試料の熱電率α，比抵抗ρ及び熱伝導率
λを夫々求め、これらの値から試料の性能指数Ｚ（Ｚ＝
α2／（λ・ρ））を算出する熱電特性測定装置におい
て、一定振幅の熱エネルギを一定周波数で試料の片面に
断続照射する熱源と、試料の両端に固着する一対の熱電
素子と、ロックイン増幅器と、該ロックイン増幅器に接
続された熱電率，比抵抗及び熱伝導率演算手段と、試料
の片面の一側部及び熱電素子の１つを前記熱源から遮蔽
し移動自在の覆い部材と、該覆い部材移動距離測定手段
と、試料の両端に接続される交流電源と、熱電率を測定
するときは前記一対熱電素子の出力及び試料両端間の熱
電圧を、比抵抗を測定するときは交流電源を試料両端に
接続したときの試料両端の電圧と試料に流れる電流に対
応する電圧を前記ロックイン増幅器に順次入力させ、熱
伝導率を測定するときは前記覆い部材により遮蔽される
前記熱電素子の１つの出力を前記ロックイン増幅器に入
力させるスイッチ手段とを備え、前記覆い部材の移動距
離測定手段は、熱拡散率を測定するときはその出力を前
記演算手段に入力させるようにしたことを特徴とする熱
電特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20648393A JPH0755739A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 熱電特性測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20648393A JPH0755739A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 熱電特性測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755739A true JPH0755739A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16524126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20648393A Pending JPH0755739A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 熱電特性測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755739A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004003872A (ja) * | 2002-03-26 | 2004-01-08 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 熱電変換材料の評価方法 |
| US6902317B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-06-07 | Japan Science And Technology Corporation | Method and device for measuring thermoelectric characteristics of combinatorial specimen |
| KR101302750B1 (ko) * | 2011-09-09 | 2013-08-30 | 한국표준과학연구원 | 열전소자 평가 장치 |
| CN106199175A (zh) * | 2016-09-18 | 2016-12-07 | 武汉大学 | 基于温度场的能耗测试与分析方法 |
| RU2646537C2 (ru) * | 2015-11-30 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Устройство для измерения коэффициента термоэлектродвижущей силы материалов |
| WO2025135421A1 (ko) * | 2023-12-22 | 2025-06-26 | 오씨아이 주식회사 | 질화규소 방열기판 시편의 열확산도 측정 방법 및 이의 측정 방법으로 측정된 질화규소 방열기판 시편 |
-
1993
- 1993-08-20 JP JP20648393A patent/JPH0755739A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6902317B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-06-07 | Japan Science And Technology Corporation | Method and device for measuring thermoelectric characteristics of combinatorial specimen |
| JP2004003872A (ja) * | 2002-03-26 | 2004-01-08 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 熱電変換材料の評価方法 |
| KR101302750B1 (ko) * | 2011-09-09 | 2013-08-30 | 한국표준과학연구원 | 열전소자 평가 장치 |
| RU2646537C2 (ru) * | 2015-11-30 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Устройство для измерения коэффициента термоэлектродвижущей силы материалов |
| CN106199175A (zh) * | 2016-09-18 | 2016-12-07 | 武汉大学 | 基于温度场的能耗测试与分析方法 |
| WO2025135421A1 (ko) * | 2023-12-22 | 2025-06-26 | 오씨아이 주식회사 | 질화규소 방열기판 시편의 열확산도 측정 방법 및 이의 측정 방법으로 측정된 질화규소 방열기판 시편 |
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