熱釋電系數(shù)測(cè)試儀是利用紅外線來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一種儀器。主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成探測(cè)元件。

　　工作原理與特性

　　人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10UM左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

　　1）這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。

　　2）為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。

　　3）被動(dòng)紅外探頭，其熱釋電系數(shù)測(cè)試儀包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無信號(hào)輸出。

　　4）一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。

　　5）熱釋電系數(shù)測(cè)試儀濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。

熱釋電系數(shù)測(cè)試儀的應(yīng)用

    什么是熱釋電系數(shù)測(cè)試儀？以及它的用途和應(yīng)用是什么呢？今天我們就一起來了解一下。

         熱釋電系數(shù)測(cè)試儀基于熱釋電動(dòng)態(tài)電流法設(shè)計(jì),由溫度控制器、加熱爐體、微電流放大器、溫度測(cè)試儀以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)組成。溫度控制器控制加熱爐體內(nèi)部溫度;樣品的電流信號(hào)通過微電流放大器、輸入到計(jì)算機(jī);而溫度信號(hào)則直接通過溫度測(cè)試儀傳送到計(jì)算機(jī)。能測(cè)量具有熱釋電性能的單晶、陶瓷、厚膜及薄膜材料樣品, 適用范圍廣。

        本試驗(yàn)儀器采用動(dòng)態(tài)電流法測(cè)量壓電陶瓷材料的熱釋系數(shù)，測(cè)熱釋電系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱熱釋電電流信號(hào)和溫度信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)量。其構(gòu)成可以分為:熱釋電樣品加熱、溫度測(cè)量、升降溫速度控制、熱釋電電流測(cè)量和測(cè)量數(shù)據(jù)處理通過工業(yè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，得出壓電陶瓷材料的熱釋電系數(shù)。

        熱釋電系數(shù)測(cè)試儀可以分析被測(cè)樣品熱釋電系數(shù)隨溫度、時(shí)間變化的曲線，通過軟件將這些變化曲線的溫度譜、時(shí)間譜等集成一體并進(jìn)行分析測(cè)量并可以直接得出樣品的熱釋電圖譜。對(duì)試樣大小及形狀無特殊要求，圓片、方塊、長(zhǎng)條、柱形等均可測(cè)量，可廣泛用于鐵電、壓電材料（壓電陶瓷、高分子）以及相關(guān)器件性能的評(píng)價(jià)與測(cè)試。

熱釋電系數(shù)測(cè)試儀

 GB T 3389-2008 壓電陶瓷材料性能測(cè)試方法

一、熱釋電系數(shù)測(cè)試儀簡(jiǎn)介：

        壓電陶瓷除了具有一般介質(zhì)材料所具有的介電性和彈性性能外，還具有壓電性能。壓電陶瓷經(jīng)過極化處理之后，就具有了各向異性，每項(xiàng)性能參數(shù)在不同方向上所表現(xiàn)的數(shù)值不同，這就使得壓電陶瓷的性能參數(shù)比一般各向同性的介質(zhì)陶瓷多得多。壓電陶瓷的眾多的性能參數(shù)是它被廣泛應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。

        本設(shè)備可以分析被測(cè)樣品熱釋電系數(shù)隨溫度、時(shí)間變化的曲線，通過軟件將這些變化曲線的溫度譜、時(shí)間譜等集成一體并進(jìn)行分析測(cè)量并可以直接得出樣品的熱釋電圖譜。對(duì)試樣大小及形狀無特殊要求，圓片、方塊、長(zhǎng)條、柱形等均可測(cè)量，可廣泛用于鐵電、壓電材料（壓電陶瓷、高分子）以及相關(guān)器件性能的評(píng)價(jià)與測(cè)試。  

         本試驗(yàn)儀器采用動(dòng)態(tài)電流法測(cè)量壓電陶瓷材料的熱釋系數(shù)，測(cè)熱釋電系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱熱釋電電流信號(hào)和溫度信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)量。其構(gòu)成可以分為:熱釋電樣品加熱、溫度測(cè)量、升降溫速度控制、熱釋電電流測(cè)量和測(cè)量數(shù)據(jù)處理通過工業(yè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，得出壓電陶瓷材料的熱釋電系數(shù)。

         熱釋電系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)基于熱釋電動(dòng)態(tài)電流法設(shè)計(jì),由溫度控制器、加熱爐體、微電流放大器、溫度測(cè)試儀以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)組成。溫度控制器控制加熱爐體內(nèi)部溫度;樣品的電流信號(hào)通過微電流放大器、輸入到計(jì)算機(jī);而溫度信號(hào)則直接通過溫度測(cè)試儀傳送到計(jì)算機(jī)。能測(cè)量具有熱釋電性能的單晶、陶瓷、厚膜及薄膜材料樣品, 適用范圍廣。

二、熱釋電系數(shù)測(cè)試儀技術(shù)參數(shù)：

測(cè)量溫度：室溫~200℃；

控溫精度：±0.5℃，

測(cè)溫精度：±0.5℃；

升溫斜率：1-5℃/min（可控）；

降溫斜率：1-5℃/min（可控）；

電流放大器：AD4530

電流范圍：fA (10?12A)~20mA

電壓采集輸入阻抗：1X1012Ω

三、熱釋電系數(shù)測(cè)試儀產(chǎn)品特點(diǎn)：

采用新的RAM嵌入式開發(fā)平臺(tái);

可以進(jìn)行在線升級(jí)、遠(yuǎn)程協(xié)助及故障診斷；

采用目前精度高的電流放大器AD4530

集成10.1”電容觸摸寬屏顯示，軟件操作更加流暢，體驗(yàn)感更好；

加溫裝置、測(cè)量夾具、顯示及軟件集成于一體；

測(cè)量精度會(huì)高，儀器更加穩(wěn)定且易維護(hù)；

可實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷的熱釋電系數(shù)測(cè)試；

實(shí)現(xiàn)常溫、高溫、等多環(huán)境下測(cè)試

        溫度控制部分由可控硅移相器和升降溫控制電路組成 。 可控硅移相器控制可控硅導(dǎo)通角的變化來控制加熱器電壓的大小, 從而控制了加熱爐的升降溫過程。升降溫控制電路內(nèi)部具有時(shí)間程序控制, 通過調(diào)節(jié)時(shí)間程序給出一定時(shí)間間隔的脈沖信號(hào), 控制可控硅移相器, 進(jìn)而逐步增減可控硅的導(dǎo)通角以保證加熱爐溫度隨時(shí)間近似線性上升。

四、強(qiáng)大的軟件功能：

        HC5000系列測(cè)試系統(tǒng)的軟件平臺(tái) hacepro ,采用labview系統(tǒng)開發(fā)，符合導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料的各項(xiàng)測(cè)試需求，具備強(qiáng)大的的穩(wěn)定性與安全性，并具備斷電資料的保存功能，圖像資料可保存恢復(fù)，支持新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。兼容，XP、win7、win10系統(tǒng)。

五、友善的使用介面

█ 多語介面：支持中文/英文 兩種語言界面；

█ 即時(shí)監(jiān)控：系統(tǒng)測(cè)試狀態(tài)即時(shí)瀏覽，無須等待；

█ 圖例管理：通過軟件中的狀態(tài)圖示，一目了然，立即對(duì)狀態(tài)說明，了解測(cè)試狀態(tài)；

█ 使用權(quán)限：可設(shè)定使用者的權(quán)限，方便管理；

█ 故障狀態(tài)：軟件具有設(shè)備的故障報(bào)警功能。

愛佩高低溫濕熱測(cè)試儀工作原理

1、通過加熱管加熱溫度或者加熱水產(chǎn)生高濕氣體，通過干球和濕球來偵測(cè)溫濕度，并通過SSR開關(guān)來控制（小電流控制大電流）

2、輸出到控制器，達(dá)到熱穩(wěn)定（69度以下之熱穩(wěn)定要由壓縮機(jī)來控制）壓縮機(jī)分兩階段：一段：熱穩(wěn)定、濕度（-3.7度左右）第二段：持續(xù)降溫（-20度以下）

3、壓縮機(jī)通過加壓把冷媒氣體變成液體，并要放出熱量，變成高溫高壓的液態(tài)冷媒，通過冷凝器和風(fēng)扇來降溫；常溫高壓的液態(tài)冷媒通過蒸發(fā)器不斷吸收箱內(nèi)的熱量，把常溫低壓的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)變成氣體冷媒，并不斷降溫，再由壓縮機(jī)又通過加壓把冷媒氣體變成液體就此不斷的循環(huán)。

愛佩高低溫濕熱測(cè)試儀主要特點(diǎn)

1、 控制器具有多段程序可編輯濕度及溫度、濕度可做快速（OUICK）或斜率（SLOP）控制 ；

2、 具可外接式供水系統(tǒng)，方便于補(bǔ)充加濕桶供水，并自動(dòng)回收使用 ；

3、 內(nèi)置式移動(dòng)滑輪便于移動(dòng)及擺放并具有強(qiáng)定位螺絲固定位置 ；

4、 箱門雙層隔絕氣密迫緊，可有效隔絕內(nèi)部溫度泄漏 ；

5、 控制器采用韓國(guó)三元牌的TEMI880觸摸顯示屏幕，可同時(shí)顯示測(cè)定值及設(shè)定值、時(shí)間。

本節(jié)以梅特勒一托利多DSC823^e為例介紹差示掃描量熱儀的基本構(gòu)成及工作原理。

1.儀器的基本構(gòu)成

差示掃描量熱儀主要由加熱系統(tǒng)、程序控溫系統(tǒng)、氣體控制系統(tǒng)、制冷設(shè)備等幾部分組成，儀器整體結(jié)構(gòu)如圖28-3所示。

圖28-3梅特勒-托利多DSC823e型差示掃描量熱儀結(jié)構(gòu)圖

1-輸入至放大器的DSC原始信號(hào);2-彈簧式爐體組件;3-Pt100散熱片，用于安全控制;4-指形冷卻設(shè)備(只用于冷卻器中);5-散熱片，連接至冷卻器;6-溫度控制器;7-至散熱片的熱阻;8-平板加熱器;9-至溫度控制器的Pt100信號(hào);10-銀質(zhì)爐體;11-置于DSC傳感器上的坩堝;12-手動(dòng)爐蓋;13-至選配泵的吹掃氣體出口;14-手動(dòng)爐蓋支架;15-避免冷凝的干燥氣體入口;16-吹掃氣體進(jìn)氣口

圖28-4是裝有FRS 5傳感器的DSC測(cè)量單元的截面簡(jiǎn)圖。試樣坩堝和參比坩堝正確放置于傳感器圓盤之上。一個(gè)玻璃陶瓷薄圓片(界面)將傳感器與爐體的銀板連接。吹掃氣體從儀器的下部進(jìn)入到樣品池內(nèi)。Pt100測(cè)量爐體溫度Tc。兩根FRS 5原始信號(hào)金絲和吹掃氣體進(jìn)口位于FRS 5傳感器下ZY位置。

圖28-4裝有FRS 5傳感器的DSC測(cè)量單元的截面簡(jiǎn)圖

(1)加熱系統(tǒng)

爐子的加熱方式與爐子的類型有關(guān)，主要取決于溫度范圍。加熱方式有電阻元件、紅外線輻射和高頻振動(dòng)，常用的是電阻元件對(duì)爐子加熱，本爐子也是如此。

爐腔內(nèi)有一傳感器置于防腐蝕的銀質(zhì)爐體ZY(純銀的爐體導(dǎo)熱性好，受熱均勻)，如圖28-5所示。

圖28-5加熱系統(tǒng)爐腔

傳感器的表面用陶瓷涂敷，安裝在直接與銀質(zhì)爐體的加熱板接觸的玻璃陶瓷片上，以防化學(xué)侵蝕與污染。爐蓋是三層疊加的銀質(zhì)爐蓋，外加擋熱板以有效地與環(huán)境隔離。爐體下方有一個(gè)400 W電熱板對(duì)爐體加熱，純銀的爐體被彈簧式爐體組件壓在平坦加熱器的絕緣片上。由Pt100溫度傳感器生成溫度信號(hào)。爐體的熱量通過片形熱阻傳至散熱片。DSC823^e量熱儀的溫度范圍為-60～700℃。

DSC傳感器(如FRS 5、HSS 7和HSS 8)的熱電偶以星形方式排列，可單獨(dú)更換。在坩堝位置下測(cè)量試樣和參比的熱流差。熱電偶串聯(lián)連接，可產(chǎn)生更高的量熱靈敏度。凹進(jìn)傳感器圓盤的下凹面可提供必要的熱阻。由碾磨加工磨去了多余的材料，導(dǎo)致熱阻很小，坩堝下的熱容量很低，因此還獲得了非常小的信號(hào)時(shí)間常數(shù)。圓盤形傳感器由下垂直連接，使得水平溫度梯度*小化，本儀器使用的是FRS5傳感器，有56對(duì)熱電偶，具有極高的靈敏度和溫度分辨率，如圖28-6，圖28-7所示。

圖28-6DSC傳感器

圖28-7放大之后的DSC傳感器

(2)程序控溫系統(tǒng)

爐子溫度升降的速率受溫度程序控制，其程序控制器能夠在不同的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行線性的溫度控制，如果升溫速率是非線性的將會(huì)影響到DSC曲線。程序控制器的另一特點(diǎn)是，必須對(duì)于線性輸送電壓和周圍溫度變化是穩(wěn)定的，并能夠與不同類型的熱電偶相匹配。

當(dāng)輸入測(cè)試條件之后(如從50℃開始，升至500℃，以20℃/min的升溫速率)，溫度控制系統(tǒng)會(huì)按照所設(shè)置的條件程序升溫，會(huì)準(zhǔn)確地執(zhí)行發(fā)出的指令。溫度準(zhǔn)確度為±0.1℃，溫度范圍為-60～700℃。所有這些控溫程序均由熱電偶傳感器(簡(jiǎn)稱熱電偶)來執(zhí)行。

(3)氣體控制系統(tǒng)

氣氛控制系統(tǒng)分兩路，一路是反應(yīng)氣體，由爐體底部進(jìn)入，被加熱至儀器溫度后再到樣品池內(nèi)，使樣品的整個(gè)測(cè)試過程一直處于某種氣氛的保護(hù)中。至于通入什么氣體，要以樣品而定，有的樣品需要通入?yún)⒓臃磻?yīng)的氣體，有的則需不參加反應(yīng)的惰性氣體，*后氣體通過爐蓋上的孔逸出。另一路是吹掃氣體，爐體和爐蓋間必須充入吹掃氣體，避免水分冷凝在DSC儀器上。

氣體控制系統(tǒng)有兩種形式，一種是手動(dòng)的方法調(diào)節(jié)流量計(jì)的流速大??；另一種是配一套自動(dòng)的氣體控制裝置，由程序切換、監(jiān)控和調(diào)節(jié)氣體，可在測(cè)試過程中由惰性氣氛切換到反應(yīng)性氣氛?？勺詣?dòng)切換四五種氣體，本儀器使用的是手動(dòng)方法切換和調(diào)節(jié)氣體。

(4)自動(dòng)進(jìn)樣器

低溫型的DSC儀均配備有自動(dòng)進(jìn)樣器，高溫型的目前尚未配備。圖28-8為自動(dòng)進(jìn)樣器的機(jī)械手，圖28-9為自動(dòng)進(jìn)樣器樣品池。自動(dòng)進(jìn)樣器的一個(gè)功能是，在設(shè)置好測(cè)試條件的前提下，可按照指令抓取坩堝，送入儀器開始測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再取出坩堝，可使儀器連續(xù)24h工作，大大提高了工作效率。自動(dòng)進(jìn)樣器能處理多達(dá)34個(gè)樣品，每種樣品都可用不同的方法和不同的坩堝，但需要注意的是，坩堝放的位置和軟件設(shè)置的坩堝位置一定要一致，否則會(huì)馬上彈出一個(gè)窗口加以提示，并且停止工作，直至調(diào)整兩者坩堝的位置一致，才繼續(xù)工作。

圖28-8自動(dòng)進(jìn)樣器的機(jī)械手(Sample Robot)

圖28-9自動(dòng)進(jìn)樣器樣品池

自動(dòng)進(jìn)樣器的另外一個(gè)功能是，能在測(cè)量前移走坩堝的保護(hù)蓋，或者給密封的鋁坩堝的蓋鉆孔。這種獨(dú)特的功能可以防止樣品在稱量后到測(cè)量前這段時(shí)間吸入或失去水分，也能防止對(duì)氧氣敏感的樣品在測(cè)試前發(fā)生變化。

如果是揮發(fā)性很強(qiáng)的樣品則不適宜用自動(dòng)進(jìn)樣排隊(duì)等待測(cè)試，因?yàn)榫磉呬X坩堝的蓋子上有洞，樣品容易揮發(fā)。*好是稱好樣品后馬上測(cè)試，或改用密封坩堝測(cè)試。

(5）制冷設(shè)備

DSC儀配有一個(gè)外置制冷機(jī)，可使?fàn)t溫降至-60℃，為防止結(jié)冰和冷凝，并有絕緣組件，吹掃氣體一定要環(huán)繞在爐體周圍，避免爐體和爐蓋凍結(jié)。機(jī)械制冷的*大特點(diǎn)是方便，比罐裝液氮省時(shí)省力，缺點(diǎn)是溫度降得越低，使用時(shí)間越長(zhǎng)，并且使用范圍不如液氮，液氮可使溫度降得更低。

需要注意的是制冷機(jī)不能在超過32℃的室溫條件下工作，*佳使用溫度為22℃。

2.工作原理

DSC的工作原理以功率補(bǔ)償型的為例，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由兩個(gè)交替工作的控制回路組成。一個(gè)是平均溫度控制回路，另一個(gè)是差示溫度控制回路。如圖28-10所示。

圖28-10功率補(bǔ)償型DSC儀的工作原理

平均溫度控制回路的作用是以預(yù)定程序來改變爐腔溫度。通過溫度程序控制器發(fā)出一個(gè)與預(yù)期的試樣溫度TP成比例的電信號(hào)，這一電信號(hào)要先與由平均溫度計(jì)算器輸出的平均溫度TP’的電信號(hào)進(jìn)行比較，再由放大器輸出一個(gè)平均電壓。這一電壓同時(shí)加到設(shè)在試樣和參比支持器中的兩個(gè)獨(dú)立的加熱器上。隨著加熱電壓的改變，加熱器中的加熱電流也隨之改變，消除了TP與TP’之差，此時(shí)試樣和參比物均按預(yù)先設(shè)定好的程序，呈線性升溫或降溫。溫度程序控制器的電信號(hào)同時(shí)
也輸入到記錄儀中，作為DSC曲線的橫坐標(biāo)信號(hào)。平均溫度計(jì)算器輸出的電信號(hào)的大小取決于反映試樣和參比物溫度的電信號(hào)，它的功能是計(jì)算和輸出與參比物和試樣平均溫度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，供與溫度程序電信號(hào)相比較。樣品的電信號(hào)由設(shè)在支持器中的鉑電阻測(cè)得。

差示溫度控制回路的作用是維持兩個(gè)樣品支持器的溫度始終相等，這種保持試樣和參比物的溫度差始終為零的工作原理稱為動(dòng)態(tài)零位平衡原理。

在差示溫度控制回路中，樣品和參比的溫差電信號(hào)經(jīng)變壓器耦合輸入到放大器，并經(jīng)放大后，再由雙管調(diào)制電路依據(jù)參比物溫度和試樣溫度間的溫度差來改變電流，并調(diào)整差示功率以保持試樣和參比物支持器的溫度差為零，并且將與差示功率成比例的電信號(hào)同時(shí)傳送到記錄儀中記錄下來，便得到DSC曲線，其峰的面積與物質(zhì)轉(zhuǎn)變所吸收或放出的熱量成正比。