【正文】 其額定工作電流的一半左右。而電壓表示數(shù)為額定工作電壓12V。檢查電路各部分后，發(fā)現(xiàn)變壓器的容量不夠，使得電流最高只有2A。更換一個容量更大的變壓器，接通電源，但是很快就下降，這是因為半導體制冷片為P、N型半導體所制成，所以受到溫度影響很大。接通電源后，半導體制冷片溫度急劇上升，電阻增大，電流減小。因此實際工作過程中，半導體制冷片很難達到它的額定功率。更換變壓器以后。至此，溫差發(fā)電部分成功實現(xiàn)?！夭畎l(fā)電部分的測試從半導體制冷片本身的特性可以知道，溫差越大，所能產(chǎn)生的電動勢也就越大。下面對溫差、電動勢、時間三者之間的關系兩兩進行定性分析。時間和開路電壓之間的關系電壓單位為伏特，時間單位為秒，起始電壓為0V，然后從第十秒開始每十秒鐘計數(shù)一次，直到電壓不再變化為止。以下是從第十秒開始每隔十秒鐘測量的電壓值，單位為V?！￠_路電壓值時間（s）電壓（V）時間（s）電壓（V）時間（s）電壓（V）時間（s）電壓（V）101102103102012022032030130230330401402403405015025035060160260360701702703708018028038090190290390100200300400　時間和開路電壓的關系上圖就是所測得的時間和開路電壓之間的對應關系，由圖我們可以看出，在前120秒電壓上升較快。然后上升趨勢減慢，也即系統(tǒng)和外界環(huán)境之間達到一個熱平衡狀態(tài)。時間和溫差之間的關系溫差包括兩部分，一部分是用來制冷的制冷片上下表面的溫差，記為溫差1，另一部分是用來發(fā)電的制冷片上下表面的溫差，記為溫差2。起始溫差為0℃，從第三十秒開始每隔三十秒計數(shù)一次。　溫差1的值時間（s）溫差（℃）時間（s）溫差（℃）301821032602524032902827032120293003315031330331803036033　溫差2的值時間（s）溫差（℃）時間（s）溫差（℃）3042101260724013901027013120113001315012330131801236013　溫差2與時間的關系由上圖可以看出，接通電源后，溫差1上升較快，溫差2上升較慢。240秒后趨勢均開始變緩。其中，溫差1中有一組數(shù)據(jù)誤差較大。開路電壓和溫差的關系溫差發(fā)電產(chǎn)生電壓的大小和溫差有直接的關系，根據(jù)下面的數(shù)據(jù)來定性分析他們之間的聯(lián)系。起始溫差和電壓數(shù)值均為0。每隔三十秒計數(shù)一次?！‰妷汉蜏夭畹年P系時間（s）溫差（℃）電壓（V）304607901012011150121801221012240132701330013從理論上來講，溫差和電壓都應該是漸變的。所以，每一點電壓的變化都應該是和溫度的變化一一對應的。，在溫差分別為113℃時，均前后三次分別測量到不同的電壓，這是因為，實際上溫差是有變化的，但是由于電子測溫儀的最小測量精度為1℃，所以小于1攝氏度的溫差不能顯示出來。為了盡可能準確，將同一溫度差下的不同電壓取平均值和取第一次測量到的電壓值作圖，趨勢圖如下。（a）電壓取均值 （b）電壓取首值　溫差與電壓關系（a）、（b）兩個圖分別是同一溫差下所測電壓的平均值和首值畫成的圖，由上圖可以看出，在一定的誤差范圍內(nèi)，隨著溫差的加大，電壓也不斷升高。兩者之間基本上符合線性關系?！◎?qū)動電路的制作與測試　驅(qū)動電路的制作第3章中根據(jù)對溫差發(fā)電所能產(chǎn)生的電動勢大小的估計設計了兩個驅(qū)動電路的方案。，據(jù)此選擇驅(qū)動電路設計方案1，即DCDC轉換電路。選擇好設計方案之后，開始電路的制作。確定好方案后，首先是元器件的準備。主要包括330歐姆電阻一個、晶體管8050一個、二極管1N5819一個、47微法電容一個、白色LED燈管一個、萬用板一塊、9圈和15圈線圈各一個、磁芯一個。兩個線圈沒有找到符合要求的成品，于是用漆包線圍繞磁芯手動纏繞出兩個線圈來。元件準備完畢后進行元件的檢查，檢查合格后準備實際連接電路。首先進行布局，按照電路圖將各分立元件插在萬用板上，然后用電烙鐵和焊錫將電路焊接起來。在焊接過程中，發(fā)現(xiàn)線圈的管腳較難焊接。焊接完畢后，首先進行通電前檢查，檢查無誤，利用直流電源進行測試，當電壓增至1V后LED燈管仍然沒有被點亮。斷電檢查電路，電路連接正確，通電后發(fā)現(xiàn)電路中無電流流過，電路根本沒有接通電源。仔細檢查各元件發(fā)現(xiàn)是由于漆包線管腳沒有刮掉絕緣漆。將絕緣漆刮掉后重新接入電路，，LED燈管被點亮。繼續(xù)調(diào)高電壓，LED燈管仍能正常發(fā)光，驅(qū)動電路符合設計要求。剪掉多余的管腳，驅(qū)動電路部分制作完畢。實物圖如下?！◎?qū)動電路部分　驅(qū)動電路的測試在整個溫差發(fā)電演示儀的系統(tǒng)中，驅(qū)動電路部分主要是為了驗證溫差能夠發(fā)出電來，對于它的性能沒有特別高的要求，我們只對把它接在溫差發(fā)電部分后的環(huán)路電壓和環(huán)路電流進行研究，畫出伏安特性曲線，并據(jù)此計算溫差發(fā)電的功率，并對整個系統(tǒng)的效率進行定性的分析。將數(shù)字萬用表調(diào)至直流20mA檔接入電路中用來測量環(huán)路電流，再取一塊萬用表測量環(huán)路電壓。接通電源，每十秒鐘計數(shù)一次。從數(shù)據(jù)中可以看到電壓表示數(shù)開始上升，上升趨勢與原來所測開路電壓較為接近。，驅(qū)動電路未能工作，電流表示數(shù)也一直為0mA，此時電壓就相當于是開路電壓。但在第60秒時，電流表為2mA，LED燈管開始發(fā)亮，電壓增長趨勢較開路電壓時明顯放緩。最終。、。單位分別為V和mA?！…h(huán)路電壓時間（s）電壓（V）時間（s）電壓（V）時間（s）電壓（V）101102102012022030130230401402405015025060160260701702708018028090190290100200300以上就是驅(qū)動電路每十秒鐘的環(huán)路電壓值。　環(huán)路電流時間（s）電流（mA）時間（s）電流（mA）時間（s）電流（mA）10011021020012022030013023040014024050015025060160260701702708018028090190290100200300以上就是驅(qū)動電路每十秒鐘的環(huán)路電流值。由于外接負載，所以環(huán)路電壓低于開路電壓，此時用作發(fā)電的半導體制冷片就相當于電源。=。，半導體制冷片的功率為12V=。整個系統(tǒng)的效率為。溫差發(fā)電的效率問題一直是困擾溫差發(fā)電走向市場的最大阻礙，現(xiàn)在即使是在潛艇和航天器這樣利用溫差發(fā)電較為成熟和領先的領域里，溫差發(fā)電的效率最高也只有7%左右。本系統(tǒng)的效率更是遠遠低于1%，這是因為這個系統(tǒng)是利用了電熱電的能量轉換模式，而像航天器和潛艇中是直接利用熱源熱能發(fā)電，比如說放射性同位素為熱源，太陽能熱源等等，這些都是直接由熱到電的能量轉換模式，也就是說，本系統(tǒng)多了由電到熱的這部分能量轉換，多一次轉換過程，就會多一次能量的損耗，尤其是我們利用電能制冷的過程中，絕大部分的熱能白白浪費掉了。再加上導熱板的熱損失，溫差發(fā)電本身效率就比較低，以及驅(qū)動電路并非按最佳匹配負載和最佳匹配功率來設計的等原因，這就導致了本系統(tǒng)的整體效率較低?！◎?qū)動電路伏安特性曲線從圖上可以明顯看出看出，此后電流平穩(wěn)上升。　本章小結本章主要是整個溫差發(fā)電系統(tǒng)的實現(xiàn)和測試的情況，驗證了溫差能夠發(fā)電以及定性討論了溫差和電壓之間的關系。隨著電子技術的飛速進步，目前困擾溫差發(fā)電技術走向?qū)嵱玫男蕟栴}主要是材料問題必將得到解決，到那時，溫差發(fā)電技術必將獲得更為廣泛的應用，而人類也擁有了一條解決發(fā)展與能源問題的新途徑。結　　論本課題利用根據(jù)半導體的熱電效應制成的半導體制冷片，設計實現(xiàn)了一個簡易的溫差發(fā)電演示儀。并對整個溫差發(fā)電演示儀的系統(tǒng)功率和效率進行一定的研究。課題的前半部分主要對熱電效應的基本概念和國內(nèi)外半導體制冷和溫差發(fā)電的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和前景等進行了簡單的了解。并對和半導體制冷片有關的基礎知識、原理、結構、特性、命名方法、注意事項、性能參數(shù)等等方面進行了系統(tǒng)的分學習與分析。課題后半部分主要完成了利用半導體制冷片發(fā)電的整個系統(tǒng)三大模塊的設計，尤其是對于直接影響到半導體制冷片工作的散熱問題進行了詳細的討論論證。在實現(xiàn)和測試中，不僅驗證了溫差發(fā)電的可行性，并且通過數(shù)據(jù)的測量和曲線圖的趨勢，揭示了溫差發(fā)電系統(tǒng)中溫差和所產(chǎn)生電動勢之間的線性關系。并且通過環(huán)路電流和環(huán)路電壓的監(jiān)測，計算了溫差發(fā)電的效率。本系統(tǒng)溫差發(fā)電效率很低，可以通過改進散熱方式，在冷熱兩面間加絕熱材料等方法來提高系統(tǒng)的效率。雖然目前溫差發(fā)電的效率仍很低，制約著溫差電技術的應用，但隨著電子技術和材料學的進步，溫差發(fā)電必能為人類解決能源問題提供更多的選擇。參考文獻[1] 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