本发明专利技术公开了一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法，属于土壤热阻测量技术领域，一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置，包括金属检测头、温度检测器和加热电源，本发明专利技术通过在金属检测头上均匀设置双囊补水器，土壤检测过程中，在对土壤进行加热的同时，热量同时也会将双囊补水器内的水分加热蒸发，蒸发的水分同样向远离热源的方向迁移，从而进入土壤中，对热源附近逐渐干燥的土壤进行水分补充，进而降低土壤含水率变化量，提高土壤热阻以及导热系数的检测准确率，并且，通过综合土壤水分补充与否的检测值，可以检测出水分迁移对土壤热阻的影响结果，同时，通过数据对比可以计算出更为准确的检测数据。通过数据对比可以计算出更为准确的检测数据。通过数据对比可以计算出更为准确的检测数据。
【技术实现步骤摘要】
一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法
[0001]本专利技术涉及土壤热阻测量
，更具体地说，涉及一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法。
技术介绍
[0002]热阻，是导热材料对热流传导的阻碍能力，导热系数反映的是物质在单位体积下的导热能力。实际上它反映了物质导热的固有能力。这种能力是由物质的原子或分子结构决定的。它是评价物质之间导热能力的参数。导热材料的热阻系数越大，则其对热传导的阻碍能力越强。
[0003]热阻baiθ＝L/(λS)——电线(2)式中：λ是导热系数，duzhiL是材料厚度或长度，S是传热面积。物体dao对热流传导的zhuan阻碍能力，与传导路径长度成正比，与通过的截面积成反比，与材料的导热系数成反比。土壤的热阻系数是土壤的基本参数之一，对于直埋电缆线路，其载流能力直接取决于这两个参数，同时对于电缆线路的散热环境改善，也需要精确的确定这两个参数。
[0004]目前测量土壤热阻系数的方法有三类：一、取样后，根据土壤成分构成，再通过手册来查取相关土壤的热阻系数，但由于土壤热阻系数不仅受土壤成分的影响，还有土壤含水率等因素的影响，即使成成分相同的土壤，含水率不同，热阻系数也相差很大；二、通过取样，将采集到的样品在试验室内部通过仪器进行测定，这种方法也存在有不能够完全体现出现场土壤原始条件的缺点，不能正确的反映出现场的土壤密实程度、含水率等；三、是现场测量土壤的热阻系数，这种方法能够保留真实的土壤状况，只有在现场进行实时测量，才能满足各种设计、施工以及管理过程对土壤温度、导热系数实时、准确测量的要求。在实际的电缆线路设计、施工与管理过程中，都需要准确的测定电缆线路周围环境土壤的热阻系数以及参数。
[0005]但在现场测量土壤热阻时，水汽的迁移现象及土壤热量逸散问题也会影响测量的准确率，由于对突然的加热过程，会导致水汽由热源向外迁移，从而引起加热源附近地方的土壤变干，土壤含水率变化，测量的结果为含水率降低后的土壤热阻，从而使得测量的热阻值与土壤实际的热阻值存在较大误差。
技术实现思路
[0006]1.要解决的技术问题
[0007]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法，它通过在金属检测头上均匀设置双囊补水器，土壤检测过程中，在对土壤进行加热的同时，热量同时也会将双囊补水器内的水分加热蒸发，蒸发的水分同样向远离热源的方向迁移，从而进入土壤中，对热源附近逐渐干燥的土壤进行水分补充，进而降低土壤含水率变化量，提高土壤热阻以及导热系数的检测准确率，并且，通过综合土壤水分补充与否的检测值，可以检测出水分迁移对土壤热阻的影响结果，同时，通过数据对
比可以计算出更为准确的检测数据。
[0008]2.技术方案
[0009]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0010]一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置，包括金属检测头、温度检测器和加热电源，所述金属检测头的内部填充有绝缘导热填料，所述绝缘导热填料的内部设有加热丝和多个电线，所述加热丝的上端电性连接有导线，所述导线上端依次贯穿绝缘导热填料和金属检测头并与加热电源电性连接，所述电线的上端依次贯穿绝缘导热填料和金属检测头并与温度检测器电性连接，所述金属检测头外端开设有多个均匀分布的主通孔，所述主通孔的内部设有热电偶测温探头，多个所述电线的下端分别延伸至多个主通孔的内部并与其内部的热电偶测温探头电性连接，所述金属检测头的外端还开设有多个均匀分布的副通孔，所述主通孔和副通孔均位于绝缘导热填料的外侧，所述副通孔的内部设有双囊补水器，本专利技术通过在金属检测头上均匀设置双囊补水器，土壤检测过程中，在对土壤进行加热的同时，热量同时也会将双囊补水器内的水分加热蒸发，蒸发的水分同样向远离热源的方向迁移，从而进入土壤中，对热源附近逐渐干燥的土壤进行水分补充，进而降低土壤含水率变化量，提高土壤热阻以及导热系数的检测准确率，并且，通过综合土壤水分补充与否的检测值，可以检测出水分迁移对土壤热阻的影响结果，同时，通过数据对比可以计算出更为准确的检测数据。
[0011]进一步的，所述金属检测头的内部固定连接有水箱，所述水箱位于绝缘导热填料的上侧，所述双囊补水器靠近绝缘导热填料的一端固定连接有输水管，所述输水管远离双囊补水器的一端依次贯穿绝缘导热填料和金属检测头并与水箱固定连接，水箱内的纯水可以通过输水管通入双囊补水器中，实现同时向多个双囊补水器内填充纯水。
[0012]进一步的，所述双囊补水器包括单开口壳，所述单开口壳的外端与副通孔的内部固定连接，所述单开口壳远离绝缘导热填料的一端固定连接有弧形微孔滤网，所述弧形微孔滤网的外端固定连接有吸水棉，单开口壳内部的纯水可以通过弧形微孔滤网被吸水棉吸收储存，进而从吸水棉上蒸发进入土壤中。
[0013]进一步的，所述输水管的一端贯穿单开口壳并与单开口壳的内侧相通，所述输水管的另一端与水箱的内部相通。
[0014]进一步的，所述单开口壳的内侧设有内气囊，所述单开口壳靠近绝缘导热填料的一侧设有外气囊，所述内气囊和外气囊之间固定连接有连通软管，所述内气囊和外气囊均与连通软管相通。
[0015]进一步的，所述外气囊的弹性系数大于内气囊的弹性系数，气体可以在内气囊、外气囊和连通软管中相互流动，在向双囊补水器中通入纯水时，随着水的逐渐增大，其对内气囊的压力也逐渐增大，使得内气囊中过多的气体通过连通软管进入外气囊中，外气囊的膨胀程度大于内气囊的膨胀程度；当单开口壳内的水分随着受热蒸发逐渐减少时，纯水对内气囊的压力也相应减小，因外气囊的弹性系数大于内气囊的弹性系数，外气囊内的气体又自动通过连通软管进入内气囊中，外气囊体积减小，内气囊体积膨胀，增大了对纯水的挤压力，使单开口壳内的纯水可以不断受压流出，被吸水棉吸收、蒸发，从而可以实现持续对受热的土壤进行水分补充。
[0016]进一步的，所述输水管采用导热材质制成，一方面水箱内的纯水可以通过输水管
进入单开口壳中，起到水分传输的作用，另一方面，加热丝通电对绝缘导热填料进行加热后，绝缘导热填料的热量可以快速通过输水管传递至输水管内和单开口壳内的水分中，使单开口壳内部水温升高，进而提高水分蒸发速率，对土壤进行及时有效的补充。
[0017]进一步的，所述水箱的上端固定连接有与水箱内部相通的进水管，所述进水管的上端贯穿金属检测头并延伸至金属检测头的外侧，通过进水管向水箱中通入纯水。
[0018]一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量方法，包括以下步骤：
[0019]S1、通过进水管向水箱中通入足量的纯水，水分通过输水管分别进入各个双囊补水器中；
[0020]S2、现场测量时，将金属检测头竖直埋设在待测地点，先启动温度检测器，读取热电偶测温探头的初始检测温度，然后启动加热电源对土壤进行加热，每1
‑
2分钟读取一次温度，直至温度达到平衡；
[0021]S3、对测量数据进行分析计算，得出土壤的热阻系数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置，包括金属检测头(1)、温度检测器(3)和加热电源(5)，其特征在于：所述金属检测头(1)的内部填充有绝缘导热填料(11)，所述绝缘导热填料(11)的内部设有加热丝(4)和多个电线(2)，所述加热丝(4)的上端电性连接有导线，所述导线上端依次贯穿绝缘导热填料(11)和金属检测头(1)并与加热电源(5)电性连接，所述电线(2)的上端依次贯穿绝缘导热填料(11)和金属检测头(1)并与温度检测器(3)电性连接，所述金属检测头(1)外端开设有多个均匀分布的主通孔(101)，所述主通孔(101)的内部设有热电偶测温探头(10)，多个所述电线(2)的下端分别延伸至多个主通孔(101)的内部并与其内部的热电偶测温探头(10)电性连接，所述金属检测头(1)的外端还开设有多个均匀分布的副通孔(102)，所述主通孔(101)和副通孔(102)均位于绝缘导热填料(11)的外侧，所述副通孔(102)的内部设有双囊补水器(9)。2.根据权利要求1所述的一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置，其特征在于：所述金属检测头(1)的内部固定连接有水箱(7)，所述水箱(7)位于绝缘导热填料(11)的上侧，所述双囊补水器(9)靠近绝缘导热填料(11)的一端固定连接有输水管(8)，所述输水管(8)远离双囊补水器(9)的一端依次贯穿绝缘导热填料(11)和金属检测头(1)并与水箱(7)固定连接。3.根据权利要求2所述的一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置，其特征在于：所述双囊补水器(9)包括单开口壳(91)，所述单开口壳(91)的外端与副通孔(102)的内部固定连接，所述单开口壳(91)远离绝缘导热填料(11)的一端固定连接有弧形微孔滤网(95)，所述弧形微孔滤网(95)的外端固定连接有吸水棉(96)。4.根据权利要求3所述的一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置，其特征在于：所述输水管(8)的一端贯穿单开...
【专利技术属性】
技术研发人员：闻敏杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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