本文關鍵詞：熱電轉(zhuǎn)換裝置及其熱電轉(zhuǎn)換等效回路模擬與實驗研究

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【摘要】：熱釋電效應是極化隨溫度改變的現(xiàn)象,鐵電體的熱釋電效應能夠?qū)崿F(xiàn)熱電直接轉(zhuǎn)換。根據(jù)條件不同,熱釋電效應分為初級、次級及第三熱釋電效應�；跓後岆娦O計制作了非均勻受熱即第三熱釋電效應條件下的熱電轉(zhuǎn)換裝置,探究PZT陶瓷片在不同形態(tài)非均勻受熱情況下的特性。熱電轉(zhuǎn)換裝置核心部件為PZT陶瓷片即鋯鈦酸鉛陶瓷片。PAR燈發(fā)出的光經(jīng)過菲涅爾透鏡聚焦再通過調(diào)頻裝置調(diào)頻后照射到PZT陶瓷片上,使陶瓷片產(chǎn)生周期性變化的溫度場,進而產(chǎn)生周期性變化的電流與電壓。建立了光熱轉(zhuǎn)換和熱電轉(zhuǎn)換的關系式和等效電路圖,分析不同情況下的溫度場分布對熱釋電輸出的影響。實驗結果表明：外環(huán)涂黑比未涂黑電壓輸出提高120.6%,中間涂黑比未涂黑電壓輸出提高167.6%。實驗中外環(huán)涂黑比中間涂黑溫度整體高一點,但外環(huán)涂黑的電壓輸出比中間涂黑的電壓輸出要小,中間涂黑比外環(huán)涂黑電壓輸出高21.3%。外環(huán)涂黑1點與6點處溫差比中間涂黑1點與6點處溫差要小,即外環(huán)涂黑時整個陶瓷片上的溫度均勻度較中間涂黑時高,這種情況對PZT陶瓷片的熱釋電電壓輸出不利。實驗在最后研究了六種不同結構輸出特性,給出了在相同條件下的電壓輸出。通過對比發(fā)現(xiàn),這六種涂黑結構都比未涂黑時的電壓輸出要高,其中對稱扇形結構的電壓輸出最小,兩邊條形涂黑結構次之,其余結構形式電壓輸出相對較大,但之間差別較小。中間條形涂黑比兩邊條形涂黑電壓輸出提高15.6%,半圓涂黑結構比對稱扇形涂黑結構電壓輸出提高23.8%。本論文主要研究在涂黑面積相同的情況下涂黑圖案不同時的電壓輸出結果的差異；實驗表明,PZT陶瓷片在非均勻受熱即第三熱釋電條件下時其熱釋電電壓輸出存在差異,第三熱釋電效應對極化的改變有一定的影響,不可忽略；實際應用中要考慮非均勻受熱的影響,找出最有利的受熱形式來提高熱釋電的轉(zhuǎn)換效率。
【關鍵詞】：溫度 頻率 熱電轉(zhuǎn)換 熱釋電效應 非均勻熱場
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM619
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 鐵電體的發(fā)展慨況11
• 1.2.2 熱釋電能量轉(zhuǎn)換的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 研究目的與意義15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 熱電轉(zhuǎn)換裝置的機理分析17-33
• 2.1 鐵電材料介紹17-18
• 2.2 熱釋電特性介紹18-21
• 2.2.1 熱釋電效應18
• 2.2.2 熱釋電系數(shù)18-21
• 2.3 PZT陶瓷片介紹21-22
• 2.4 光熱轉(zhuǎn)換22-23
• 2.5 菲涅爾透鏡的聚光性分析23-27
• 2.5.1 菲涅爾透鏡的發(fā)展23-24
• 2.5.2 菲涅爾透鏡的分類及設計24-26
• 2.5.3 菲涅爾透鏡的聚光性能參數(shù)26-27
• 2.6 溫度場的建立27-30
• 2.6.1 焦點處空氣溫度場27-28
• 2.6.2 原始模型陶瓷片溫度場28-29
• 2.6.3 涂黑陶瓷片溫度場29-30
• 2.7 熱電轉(zhuǎn)換30-31
• 2.8 本章小結31-33
• 第三章 熱電轉(zhuǎn)換裝置的結構及實驗裝置33-40
• 3.1 熱電轉(zhuǎn)換裝置的結構33-36
• 3.1.1 PAR燈光熱源33-35
• 3.1.2 菲涅爾透鏡35
• 3.1.3 調(diào)頻裝置35-36
• 3.1.4 涂黑裝置36
• 3.2 測試系統(tǒng)36-39
• 3.2.1 數(shù)字存儲示波器37
• 3.2.2 萬用表37-38
• 3.2.3 溫度傳感器38
• 3.2.4 動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)38-39
• 3.3 本章小結39-40
• 第四章 非均勻受熱及溫度場相互作用的熱電特性分析40-50
• 4.1 調(diào)頻后焦點處空氣的溫度變化特性41-42
• 4.2 未涂黑PZT陶瓷熱電轉(zhuǎn)換特性42-43
• 4.3 中間涂黑PZT陶瓷熱電轉(zhuǎn)換特性43-45
• 4.4 外環(huán)涂黑PZT陶瓷熱電轉(zhuǎn)換特性45-46
• 4.5 實驗結果分析比較46-48
• 4.6 本章小結48-50
• 第五章 幾種特殊結構形式下電壓輸出比較50-56
• 5.1 幾種涂黑形式下的電壓輸出50-53
• 5.1.1 兩邊條形涂黑電壓輸出50
• 5.1.2 中間條形涂黑電壓輸出50-51
• 5.1.3 半圓涂黑電壓輸出51
• 5.1.4 對稱扇形涂黑電壓輸出51-52
• 5.1.5 多環(huán)狀涂黑電壓輸出52
• 5.1.6 蜂窩狀涂黑電壓輸出52-53
• 5.2 結果比較53-55
• 5.3 本章小結55-56
• 第六章 全文總結及展望56-58
• 6.1 全文總結56-57
• 6.2 研究展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-62
• 作者在碩士期間取得的學術成果62

【參考文獻】

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本文編號：866477