电场诱导顺电—铁电相变潜热测定仪

摘要

本发明是一种电场诱导顺电—铁电相变潜热测定仪。包括有功率补偿差示扫描量热计及电压控制器,其中功率补偿差示扫描量热计包括有冰柜、炉体、样品支持器、温差检测器、温度控制器、A/D转换器,电压控制器包括有高压电源、D/A转换器。本发明不仅可在－20℃到800℃的温度范围内,测量－2500V到+2500V多段可程序控制电压的作用下的电场诱导顺电—铁电相变潜热,对电场诱导顺电—铁电相变进行动力学的研究和应用研究,而且可在－20℃到800℃的温度范围内,对－2500V到+2500V多段可程序控制电压的作用下各种材料的热效应进行研究。

说明书

本发明涉及一种测量仪器，特别是一种电场诱导顺电—铁电相变潜热测定仪。

现有的制冷方法可分为利用固体工质进行制冷和气相制冷，固体工质制冷由于具有不污染环境和有更高的转换效率等突出的优点而得到广泛的应用，固体工质制冷依照制冷的方式可分为半导体制冷、电场诱导相变制冷和磁制冷，其中电场诱导相变制冷是在居里点附近，在电场的诱导下使铁电体由顺电相转变成铁电相(放热)，退场时由铁电相变成顺电相(吸热)，利用电场诱导顺电—铁电相变产生的相变潜热的释放与吸收来制冷。由于电场诱导顺电—铁电相变产生的相变潜热较大，故其具有良好的应用前景。但目前对电场诱导顺电—铁电相变的研究由于还没有电场诱导顺电—铁电相变潜热测定仪，仍只能对电场诱导顺电—铁电相变产生的温差进行研究，并不能对电场诱导顺电—铁电相变潜热进行测定，影响了电场诱导顺电—铁电相变应用于制冷的研究。

本发明的目的在于提供一种可对电场诱导顺电—铁电相变产生的相变潜热进行测定的电场诱导顺电—铁电相变潜热测定仪。

本发明的结构原理图如附图所示，包括有功率补偿差示扫描量热计及电压控制器，其中功率补偿差示扫描量热计包括有冰柜(1)、炉体(2)、样品支持器(3、3′)、温差检测器(8)、温度控制器(9)、A/D转换器(10)，电压控制器包括有高压电源(13)、D/A转换器(14)，其中炉体(2)置于冰柜(1)内，样品支持器(3、3′)置于炉体(2)内，且样品支持器(3、3′)的底部分别设有温度传感器(5、5′)和电阻加热器(4、4′)，上端分别置放有试样(6)、参比物(7)，试样(6)两相对表面上设有电极，试样(6)两端的电极(12、12′)分别通过导线(15、16)与高压电源(13)的地端及高压端连接，温差检测器(8)的输入端与温度传感器(5、5′)连接，输出端与温度控制器(9)的输入端连接，温度控制器(9)的输出端与电阻加热器(4、4′)连接，另一输出端与A/D转换器(10)的输入端连接，A/D转换器(10)的输出端通过计算机接口与计算机连接，高压电源(13)的控制输入端与D/A转换器(14)的输出端连接，D/A转换器(14)的输入端通过计算机接口与计算机连接。

下面结合附图详细说明本发明的具体情况：

图1为本发明的结构原理图；

图2为图1中试样(6)的安装放大图；

图3为本发明测定(Ba_1-xSr_x)TiO₃陶瓷电场诱导顺电—铁电相变的潜热曲线图(条件：25.0℃，1.0秒把电压加到2400V，保持60.0秒，1.0秒退场)；

图4为本发明测定(Ba_1-xSr_x)TiO₃陶瓷电场诱导顺电—铁电相变的潜热曲线图(条件：25.0℃，100.0秒把电压加到2400V，保持60.0秒，1.0秒退场)。

本发明的结构原理图如图1、图2所示，包括有功率补偿差示扫描量热计及电压控制器，其中功率补偿差示扫描量热计包括有冰柜(1)、炉体(2)、样品支持器(3、3′)、温差检测器(8)、温度控制器(9)、A/D转换器(10)，电压控制器包括有高压电源(13)、D/A转换器(14)，其中炉体(2)置于冰柜(1)内，样品支持器(3、3′)置于炉体(2)内，且样品支持器(3、3′)的底部分别设有温度传感器(5、5′)和电阻加热器(4、4′)，上端分别置放有试样(6)、参比物(7)，试样(6)两相对表面上设有电极，试样(6)两端的电极(12、12′)分别通过导线(15、16)与高压电源(13)的地端及高压端连接，温差检测器(8)的输入端与温度传感器(5、5′)连接，输出端与温度控制器(9)的输入端连接，温度控制器(9)的输出端与电阻加热器(4、4′)连接，另一输出端与A/D转换器(10)的输入端连接，A/D转换器(10)的输出端通过计算机接口与计算机连接，高压电源(13)的控制输入端与D/A转换器(14)的输出端连接，D/A转换器(14)的输入端通过计算机接口与计算机连接。

上述试样(6)接近温度传感器(5)一端的电极(12)与高压电源(13)的地端连接，另一端电极(12′)与高压电源(13)的高压端连接

为防止高压电源对功率补偿差示扫描量热计产生电信号的干扰，上述试样(6)与样品支持器(3)之间设有绝缘导热片(11)。试样(6)用绝缘导热片(11)隔离后放在样品支持器(3)上

为使本发明的使用范围较大，上述电压控制器可产生多段可程序控制电压。电压控制器产生的多段可程序控制电压可为-2500V到+2500V。上述温度控制器(9)的控制温度可为-20℃到800℃。此外，为保证本发明使用的可靠性，上述高压电源(13)设有自动保护装置。

本发明测定(Ba_1-xSr_x)TiO₃陶瓷电场诱导顺电—铁电相变的潜热曲线如图3所示，其为在25.0℃温度下，1.0秒把电压加到2400V，保持60.0秒，1.0秒退场的潜热情况。

本发明测定(Ba_1-xSr_x)TiO₃陶瓷电场诱导顺电—铁电相变的潜热曲线图如图4所示，其为在25.0℃温度下，100.0秒把电压加到2400V，保持60.0秒，1.0秒退场的潜热情况。

本发明使用时，由计算机程序控制D/A转换器(14)的输出，再由D/A转换器(14)的输出来控制高压电源(13)输出多段可程序控制电压，温度传感器(5、5′)分别检测试样(6)及参比物(7)的温度，温差检测器(8)检测它们的温差，同时，温度控制器(9)分别控制试样(6)及参比物(7)的电阻加热器(4、4′)，当试样(6)放热时对参比物(7)提供功率补偿，当试样(6)吸热时对试样(6)提供功率补偿，使温度差低于0.01℃，补偿的功率通过A/D转换器(10)和计算机接口接到计算机，对时间积分得到热量的变化。

本发明由于可对电场诱导顺电—铁电相变产生的相变潜热进行测定，因此，其可加快电场诱导顺电—铁电相变应用于制冷的研究，为电场诱导顺电—铁电相变制冷的推广应用提供了有效的科学依据。本发明不仅可在-20℃到800℃的温度范围内，测量-2500V到+2500V多段可程序控制电压的作用下的电场诱导顺电—铁电相变潜热，对电场诱导顺电—铁电相变进行动力学的研究和应用研究，而且可在-20℃到800℃的温度范围内，对-2500V到+2500V多段可程序控制电压的作用下各种材料的热效应进行研究。