柔性热电火灾探测传感器件热-电转换特性研究OA

为深入理解不同结构设计下柔性热电火灾探测传感器件中的热-电转换特性,建立柔性热电火灾探测传感器热-电耦合数值计算模型,分析P-N及P-P这2种热电材料连接方式以及热电臂长度20~40 mm、宽度2~10 mm条件下柔性热电材料内部温度场、电场分布规律以及器件的温差发电指标特性。结果表明:开路电压主要由热电材料塞贝克系数及热电臂两端温差决定,热电臂长度和宽度对开路电压影响较小;器件输出性能与热电臂几何尺寸具有显著关联,匹配负载条件下,输出电压随热电臂宽度增加呈先上升后下降的趋势,在P-N连接方式下宽度为6 mm及P-P连接方式下宽度为8 mm时输出电压达到峰值,有利于产生有效的火灾探测传感信号;输出电流及输出功率均随热电臂宽度增加而增大,随其长度增加而减小,表明短宽型热电臂结构有利于获得更高的电流与输出功率,较高的电流有助于提升火灾初期的响应灵敏度,更大的输出功率则能为无线传输单元供电,从而扩大火灾监测的覆盖范围。研究结果可为柔性热电火灾探测传感器的优化设计提供依据。