听觉诊断设备综合校准实验箱温控系统设计

李鹏翔，孟晓风

(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)

0 引言

环境参数对听力诊断设备计量校准结果的影响很大，包括温度、气压和计量仪器所受预紧力等参数。分析确定环境参数对计量校准结果的影响，是提高听力诊断设备计量校准结果准确度和完善量值溯源体系的关键步骤。因此，需建立一个温度、气压和静力等多参数综合的计量校准实验箱来满足听觉诊断设备多参数计量校准的需求。

热电制冷模块(TEC)又名半导体制冷器，由于具有不需要制冷剂，无污染，无震动、噪音，寿命长，改变电流方向即可切换加热/制冷状态等优点，十分适用于设计听力诊断设备多参数综合计量校准实验箱的温控系统加热/制冷执行机构。

本文以听觉诊断设备综合计量校准装置为背景，在对实验箱系统稳态热负荷平衡、半导体制冷系统特性分析和计算、直流程控电源设计的基础上，设计出适用于听力诊断设备综合计量校准实验箱的温控系统，并在实际使用中取得了良好的效果。

1 半导体制冷系统基础与分析

半导体制冷器的物理基础是温差电效应，包含五种不同的效应:赛贝克效应、帕尔帖效应、汤姆逊效应、焦耳效应和傅里叶效应。

1.1 半导体制冷器的物理特性

使用和设计半导体制冷系统需要熟知半导体制冷器的物理特性。其性能方程［1］包括:

式中:U是电压值，V;α 是热电模块的塞贝克系数，V/℃;Th和Tc分别为热端和冷端温度，K;Ⅰ是电流值，A;P是输入功率，W;R是热电偶的总电阻，℃/W;Qh和Qc分别是热端和冷端热量，W;Kt是热电偶的总热导，W/℃;COP定义为热电偶的制冷系数，无量纲。……