發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該所述熱電制冷器為二級熱電制冷器，該二級熱電制冷器由P型和N型半導(dǎo)體粒子組成，其中第一級熱電制冷器由120-130對P型和N型半導(dǎo)體粒子組成，第二級為28-32對P型和N型半導(dǎo)體粒子組成，第二級制冷器與第一級制冷器的尺寸均為38mm-42mmX38mm-42mm，第一級熱電制冷器的P型和N型半導(dǎo)體粒子的截面尺寸為1.2mm-1.6mmXl.2mm-1.6mm,高度為1.4-1.8mm,第二級制冷器的P型和N型半導(dǎo)體粒子的的截面尺寸為 2.3mm-2.7mmX2.3mm_2.7mm,高度為 4.3-4.7mm。
[0026]本發(fā)明采用的熱電制冷器為二級熱電制冷器，該二級熱電制冷器是由半導(dǎo)體材料碲化鉍為基礎(chǔ)合成的。當(dāng)碲化鉍通過不同材料的參雜后就形成P型和N型二種配對的材料，它們的組合就成為熱電制冷器最基礎(chǔ)的單元。P型和N型粒子的尺寸在同一級熱電制冷器中是一樣的。本發(fā)明使用的第一級熱電制冷器是由128對P型和N型組成的。其P型和N型的粒子呈長方型，1.4mmXl.4mmXl.5mm。128對P型N型組合焊接到相應(yīng)的上下二片40mmX40mm銅粉燒結(jié)的氧化招瓷片上。
[0027]—級熱電制冷無法成為零度以下的冷源。而本發(fā)明申請的“熱電制冷低溫粘度測試儀”需要-50° C的冷源。
[0028]為此本發(fā)明專門研發(fā)了一種二級熱電制冷器，它可以提供-50° C的冷源。常規(guī)的二級制冷器呈金字塔式，如圖7a所示。也就是第二級制冷器21尺寸小于第一級制冷器20。第二級為31對P型和N型半導(dǎo)體粒子焊接到上下二片30mmX30mm的氧化鋁瓷片上。第一級的制冷器有足夠的制冷量來支持第二級制冷器達(dá)到更低的溫度。
[0029]由于金字塔式的結(jié)構(gòu)的第一級制冷器的冷面沒有充分利用。只利用了它的56%面積，從而影響了第二級制冷器的效率。本發(fā)明改進(jìn)了金字塔式的結(jié)構(gòu)，為此重新設(shè)計(jì)了第二級制冷器，如圖7b所示，該二級熱電制冷器的結(jié)構(gòu)如下:
把第二級制冷器21的尺寸擴(kuò)大到與第一級相同的尺寸40mmX40mm，以便把第一級制冷器21的冷量充分運(yùn)用。
[0030]改變第二級制冷器21的31對P型和N型半導(dǎo)體粒子的尺寸從1.4mmXl.4mm的截面增大到2.5mmX2.5mm,以便可以和第一級制冷器20的冷面尺寸40mmX40mm相匹配。第二級31對P型和N型半導(dǎo)體粒子焊接到上下二片氧化鋁瓷片22上。
[0031]當(dāng)31對P型和N型半導(dǎo)體粒子的截面尺寸改為2.5mmX2.5mm后，其粒子的高度需相應(yīng)改變?yōu)?.5mm來完成匹配。
[0032]上述第二級制冷器P型和N型半導(dǎo)體粒子高度的增加同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)附加的有利效果，因?yàn)榈诙壈雽?dǎo)體粒子的高度尺寸加高改為4.5mm后使第二級制冷器熱端到冷端之間的空隙導(dǎo)熱損失減小而使制冷性能提高。上述一體式二級制冷器的成功與改進(jìn)型翅片散熱器配合之下使熱電制冷低溫粘度測試儀首次可以達(dá)到-50° C的要求。
[0033]當(dāng)然也可以采用其他的熱電制冷器來替代所述二級制冷器，比如說使用三級制冷器，第一級為127對P和N型半導(dǎo)體粒子，第二級為63對P和N型半導(dǎo)體粒子，第三級為31對P和N型半導(dǎo)體粒子，但采用該種制冷器的價(jià)格相對比較昂貴，不易推廣。
[0034]由于Brookfield粘度計(jì)的轉(zhuǎn)子和玻璃試管中油品試樣的水平液位之間的定位非常重要，轉(zhuǎn)子位置過高或過低均會影響到測量的精度，因此本發(fā)明的另一特點(diǎn)是采用了正確和快速的定位方法，使粘度計(jì)轉(zhuǎn)子7的插入深度正確地定位在玻璃試管3中的被測油樣的水平面上(如圖8).在鋁塊2的適當(dāng)部位設(shè)置一個(gè)圓形小孔，此小孔有雙層玻璃加以密封，而微型攝像頭6就安裝在雙層玻璃外側(cè).其光源是由發(fā)光二極管加光纖的組合提供的。微型攝像頭6攝取的定位圖像可顯示在顯示屏上，供操作人員觀看。
[0035]該測試儀中設(shè)置有用于控溫的鉬電阻，為此，在本發(fā)明中還設(shè)置有二級標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)11來標(biāo)定儀器內(nèi)部用來控溫的鉬電阻，此二級標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)11插入鉬塊2的相應(yīng)孔中。而現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子粘度計(jì)則無法進(jìn)行此標(biāo)定。
[0036]為了避免在低溫狀況下測試件上結(jié)露，通常采用充氮?dú)獾姆椒ǎ@就需要配備純氮?dú)怃撈亢徒祲貉b置。在所述鋁塊上方設(shè)置一個(gè)密封絕熱裝置12，其內(nèi)部裝有硅膠干燥劑。在-40° C以下的低溫下保證了正常測試。將玻璃試管放入鋁塊孔中上，加溫到50° C保溫三十分鐘后，將所述密封絕熱裝置放置在所述鋁塊的上方使之密封。這樣可以在測試件冷卻過程中，防止結(jié)露。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱電制冷Brookfield低溫粘度測試儀，包括一鋁塊，其特征在于該鋁塊上開設(shè)有試管安裝孔，所述鋁塊的外側(cè)設(shè)置有多個(gè)熱電制冷器，每個(gè)熱電制冷器的外側(cè)均設(shè)置有散熱器和小型風(fēng)扇，所述鋁塊還配有電加熱器，所述鋁塊的上方設(shè)置有Brookfield粘度計(jì)和連接Brookfield粘度計(jì)的轉(zhuǎn)子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于:所述鋁塊的側(cè)面上部還設(shè)置有與試管安裝孔配合的微型攝像頭、發(fā)光二極管以及與所述發(fā)光二極管連接的光纖，所述微型攝像頭與顯示器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于:所述熱電制冷器的冷端與鋁塊連接，所述熱電制冷器的熱端與一銅塊的一端連接，該銅塊的另一端與翅片散熱器的底部連接，所述鋁塊與翅片散熱器之間設(shè)置有發(fā)泡聚氨酯隔熱層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于:所述熱電制冷器為二級熱電制冷器，該二級熱電制冷器由P型和N型半導(dǎo)體粒子組成，其中第一級熱電制冷器由120-130對P型和n型半導(dǎo)體粒子組成，第二級為28-32對P型和N型半導(dǎo)體粒子組成，第二級制冷器與第一級制冷器的尺寸均為38mm-42mmX38mm-42mm，第一級熱電制冷器的P型和N型半導(dǎo)體粒子的截面尺寸為1.2mm-1.6mmXl.2mm-1.6mm,高度為1.4-1.8mm,第二級制冷器的P型和N型半導(dǎo)體粒子的的截面尺寸為2.3mm-2.7mmX2.3mm_2.7mm,高度為4.3-4.7mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于:所述鋁塊上方設(shè)置一個(gè)密封絕熱裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試儀，其特征在于:所述試管安裝孔內(nèi)設(shè)置有玻璃試管，所述密封絕熱裝置的外圍與所述玻璃試管或鋁塊密封連接，以便對玻璃試管及Brookfield粘度計(jì)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行保溫及防止結(jié)露。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于:所述鋁塊內(nèi)還設(shè)有專用孔用于安裝二級標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)來標(biāo)定用于本儀器控溫的鉬電阻RTD。8.一種熱電制冷Brookfield低溫粘度測試儀的測試方法，其特征在于該方法包括以下步驟:A、將注入被測油樣的玻璃試管插入到試管安裝孔中；B、啟動電加熱器使儀器升溫加熱到50° C保溫三十分鐘；C、啟動熱電制冷器降溫到測試溫度；D、將Brookfield粘度計(jì)的轉(zhuǎn)子插入玻璃試管中，微型攝像頭將玻璃試管的圖像傳送到顯示器上，通過觀察顯示器來調(diào)整轉(zhuǎn)子插入深度，使得轉(zhuǎn)子上的插入深度標(biāo)示和被測油樣的液面齊平；E、測量被測油樣的粘度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱電制冷Brookfield低溫粘度測試儀，包括一鋁塊，其特征在于該鋁塊上開設(shè)有試管安裝孔，所述鋁塊的外側(cè)設(shè)置有4~12個(gè)熱電制冷器，每個(gè)熱電制冷器的外側(cè)均設(shè)置有散熱器和小型風(fēng)扇，所述鋁塊還設(shè)有電加熱器，所述鋁塊的上方設(shè)置有Brookfield粘度計(jì)和連接Brookfield粘度計(jì)的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于尺寸小，是臺式機(jī)，無震動，噪聲低，且加熱制冷一體化，專用的密封絕熱裝置防止結(jié)露。因而使用方便、測量準(zhǔn)確。
【IPC分類】G01N11/14
【公開號】CN105277468
【申請?zhí)枴緾N201410330497
【發(fā)明人】鄭萬烈, 王 華, 費(fèi)旭東, 楊振琦, 周剛, 周倜
【申請人】上海邦安檢測工程有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月11日