3. Описание экспериментальной установки

Температурная зависимость коэффициента термоэдс исследуется на программно-аппаратном комплексе, структурная схема которого показана на рис.7.

Рис. 7 Блок-схема лабораторной установки «Исследование температурной зависимость коэффициента термоэдс»

Для получения зависимости термоэдс от температуры образец германия (рис.8) с размерами 1.4х4.5х15 мм³ помещается в трубчатую печь.

Рис.8. Схема расположения измерительных элементов на образце.

Один из концов образца подогревается с помощью приклеенного резистора для поверхностного монтажа SMD 1210 100 Ом. Цифровой регулятор температуры, реализованный на микроконтроллере (МК), поддерживает заданный градиент температуры вдоль образца на уровне 1-3°С. На торцах образца нанесены индиевые контакты, с помощью которых производится измерение термоэдс. Для изучения температурной зависимости термоэдс, печь в течение 30-40 минут линейно нагревается от комнатной температуры до 410 К. В процессе нагрева образца через заданный температурный интервал осуществляется измерение температуры образца, разности температур и термоэдс. Температура образца Т измеряется термопарой медь-константан, второй конец которой находится при комнатной температуре. Разность температур dT измеряется дифференциальной термопарой медь-константан присоединенной к торцам образца. Все сигналы, поступающие с образца (T, dT, термоэдс), с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуются в цифровую форму и поступают далее в МК и ЭВМ. Управление и контроль за процессом исследования температурной зависимости термоэдс осуществляется с помощью лицевой панели лабораторной установки содержащей элементы пользовательского интерфейса, внешний вид которой показан на рис.9.

Рис.9. Лицевая панель лабораторной установки.

В блоке «Задание начальных условий» лицевой панели задается разность температур холодного и горячего концов образца (dT) и температурный интервал, с которым будет проходить регистрация результатов. Полученные значения отображаются в таблице результатов измерения и в виде графиков зависимости величины термоэдс и dT от температуры. Независимо от величины установленного шага измерения результаты измерений непрерывно выводятся в блоке «Текущее состояние образца». Эти данные позволяют осуществлять оперативный контроль за ходом измерения. Основные элементы управления сосредоточены в блоке «Управление измерением».

4. Методика проведения измерений

1. Включить компьютер, блок измерения. Для обеспечения стабильной работы электронных блоков и получения воспроизводимых результатов измерения необходимо осуществить прогрев приборов не менее 10 минут.

2. Установить в блоке «Задание начальных условий» разность температур холодного и горячего концов образца и заданный шаг измерения.

3. Произвести калибровку измерительной системы. Калибровка необходима для исключения аддитивной и мультипликативной погрешностей измерительной системы. Нажать кнопку «Calib» блока «Управление измерением». Через несколько секунд загорится индикатор, что означает завершение процесса калибровки.

4. Включить разность температур. Внимание! Нельзя переходить к следующему пункту пока разность температур не достигнет заданного значения и колебания температуры относительного заданного значения превышают ±0.02 К. Контроль за температурой осуществлять по индикатору «Разность температур» блока «Текущее состояние образца».

5. Включить нагрев образца. С этого момента начинается запись температурной зависимости разности температур холодного и горячего концов образца( dT )и величины термоэдс с заданным температурным интервалом в таблицу и отображение этой зависимости на графике.

6. Если процесс измерения температурной зависимости не завершить вручную кнопкой «Нагрев образца», то он завершиться автоматически при достижении температуры 410 К.

7. Сохранить результаты измерения (кнопка «Save»).

8. Питание блока измерения можно выключить только тогда, когда температура образца будет менее 310 К.