一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置制造方法及图纸

一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置，涉及热特性测量技术领域，包括双探针热脉冲传感器、直流稳压电源、温度数据记录仪和电脑，双探针热脉冲传感器包括基座、2根探针，加热丝，热电偶、探针插入深度测量机构以及探针插入角度测量机构。本新型改进的双探针热脉冲传感器中，一个探针中设有加热丝，两个探针内均设有热电偶，可使测量数值免受多余的加热丝影响，保持实验结果的准确性，同时通过设置探针插入深度测量机构以及探针插入角度测量机构，便于测量探针插入土壤的深度和插入时的角度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置


[0001]本技术涉及热特性测量
，具体涉及一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置。

技术介绍

[0002]目前，实验室或现场测定土体热导率的方法可分为两类:稳态法和瞬态法。稳态方法包括对样本施加单向热流，并在达到稳态时测量输入功率和样品之间的温差，然后使用傅立叶定律直接计算热导率。然而，稳态方法很难实现，因为必须尽量减少热损失才能得到可靠的结果。瞬态方法包括将热量施加到样品上并监视温度随时间的变化。瞬态数据用于确定导热系数，通常是应用热扩散方程的解析解，尤其是热探针法，由于其相对简单且测量时间短而最适合。瞬态方法的主要优点是：(1)最小化了响应温度梯度的水分迁移；(2)无需等待热梯度的长时间平衡。
[0003]技术专利《一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置》(申请号：201320797358.2)提出了一种利用瞬态法测量土壤热物性的方法，但双探针装置的两个探头中都埋置加热丝，容易造成两探头中各自的热电偶测得温度数据是由探头内的加热丝产生的，而非相邻探头通过热脉冲传导所致。因此，通过此装置所测量土体的导热系数误差较大。
[0004]另外，不同深度的土壤，通过双探针法所测量的热物性数值有较大差别，而现有的双探针装置缺乏对探针入土深度的测量，导致影响对实验结果的判断；同时，双探针法存在着一些固有的问题，比如探针入土容易变形，如果2个探针并非以垂直于土壤表面的角度插入土壤内，则容易导致2个探针入土深度不一，同时也会由于角度倾斜容易使探针变形，现有的双探针装置也缺乏对入土角度进行调节的部件。

技术实现思路

[0005]本新型提供了一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置，目的是解决现有技术中存在的问题。
[0006]为达到上述目的，本新型所采用的技术方案是：
[0007]一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置，包括双探针热脉冲传感器、直流稳压电源、温度数据记录仪和电脑，所述的双探针热脉冲传感器包括基座、沿纵向固定设于基座底端的2根探针，其中一个探针内设有加热丝，2个探针内均设有热电偶，所述的热电偶的顶端通过导线与温度数据记录仪信号连接，所述的加热丝通过导线与直流稳压电源电路连接，所述的温度数据记录仪通过导线与电脑连接，所述的基座的两侧分别设有探针插入深度测量机构以及探针插入角度测量机构。
[0008]优选的，所述的探针及基座内均填充有导热率为1.80W/MK的环氧树脂胶。
[0009]优选的，所述的电脑中设有PicoLog数据采集软件，该软件将探针采集到的温度变化自动记录到电脑中，并最终用于计算土壤的导热系数和比热容。
[0010]优选的，所述的热电偶为T型热电偶，所述的温度数据记录仪为TC
‑
08温度数据记录仪。
[0011]优选的，所述的探针插入深度测量机构包括沿纵向固定连接于基座侧壁一端的导套，滑动连接于导套内的量杆，所述的量杆的外表面沿纵向设有刻度尺，在量杆的顶端设有限位板，底端设有托板，初始状态下，所述的托板的底端面与2个探针的底端齐平，且限位板的下端与导套顶端相抵，且刻度尺的0刻度线与基座侧壁的底缘对齐。
[0012]优选的，所述的探针插入角度测量机构包括固定连接于基座侧壁外表面另一端的固定块，以及固定设于固定块顶端的电子水平仪。
[0013]本新型一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置的有益效果为：本新型改进的双探针热脉冲传感器中，一个探针中设有加热丝，两个探针内均设有热电偶，可使测量数值免受多余的加热丝影响，保持实验结果的准确性，同时通过设置探针插入深度测量机构以及探针插入角度测量机构，便于测量探针插入土壤的深度和插入时的角度。
附图说明：
[0014]图1、本新型双探针热脉冲传感器的改进结构示意图；
[0015]图2、本新型的整体结构示意图(省略探针插入深度测量机构以及探针插入角度测量机构)；
[0016]1、加热丝；2、热电偶；3、探针；4、基座；5、线管；6、土壤；7、温度数据记录仪；8、直流稳压电源；9、电脑；10、导套；11、限位板；12、量杆；13、0刻度线；14、固定块；15、托板；16、电子水平仪；17、环氧树脂胶。
具体实施方式：
[0017]以下所述，是以阶梯递进的方式对本新型的实施方式详细说明，该说明仅为本新型的较佳实施例而已，并非用于限定本新型的保护范围，凡在本新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本新型的保护范围之内。
[0018]本新型的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本新型的限制。
[0019]一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置，如图1、2所示，包括双探针热脉冲传感器、直流稳压电源8、温度数据记录仪7和电脑9，所述的双探针热脉冲传感器包括基座4、沿纵向固定设于基座4底端的2根探针3，其中一个探针3内设有加热丝1，2个探针3内均设有热电偶2，所述的热电偶2的顶端通过导线与温度数据记录仪7信号连接，所述的加热丝1通过导线与直流稳压电源8电路连接，所述的温度数据记录仪7通过导线与电脑9连接，所述的基座4的两侧分别设有探针插入深度测量机构以及探针插入角度测量机构。
[0020]如图1所示，所述的探针及基座内均填充有导热率为1.80W/MK的环氧树脂胶17。
[0021]如图2所示，所述的电脑中设有PicoLog数据采集软件，该软件将探针采集到的温度变化自动记录到电脑中，并最终用于计算土壤的导热系数和比热容。
[0022]如图1、2所示，所述的热电偶2为T型热电偶，所述的温度数据记录仪7为TC
‑
08温度
数据记录仪。
[0023]如图1所示，所述的探针插入深度测量机构包括沿纵向固定连接于基座4侧壁一端的导套10，滑动连接于导套10内的量杆12，所述的量杆12的外表面沿纵向设有刻度尺，在量杆12的顶端设有限位板11，底端设有托板15，初始状态下，所述的托板15的底端面与2个探针3的底端齐平，且限位板11的下端与导套10顶端相抵，且刻度尺的0刻度线13与基座4侧壁的底缘对齐。
[0024]如图1所示，所述的探针插入角度测量机构包括固定连接于基座侧壁外表面另一端的固定块14，以及固定设于固定块14顶端的电子水平仪16。
[0025]本新型的使用原理：
[0026]关于双探针热脉冲传感器的制作方法为现有技术，不做赘述。本新型使用时，如图2所示，对加热丝施加15秒恒定电流以产生短的热脉冲加热土壤6，另外，探针内两个T型热电偶2分别连接到TC
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08温度数据记录仪7，以监视和记录加热探针和响应探针的加热和冷却过程中的温度变化，所有实验数据都通过PicoL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置，其特征为：包括双探针热脉冲传感器、直流稳压电源、温度数据记录仪和电脑，所述的双探针热脉冲传感器包括基座、沿纵向固定设于基座底端的2根探针，其中一个探针内设有加热丝，2个探针内均设有热电偶，所述的热电偶的顶端通过导线与温度数据记录仪信号连接，所述的加热丝通过导线与直流稳压电源电路连接，所述的温度数据记录仪通过导线与电脑连接，所述的基座的两侧分别设有探针插入深度测量机构以及探针插入角度测量机构。2.如权利要求1所述的一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置，其特征为：所述的探针及基座内均填充有导热率为1.80W/MK的环氧树脂胶。3.如权利要求1所述的一种用于测量土壤热物性的新型双探针装置，其特征为：所述的电脑中设有PicoLog数据采集软件，该软件将探针采集到的温度变化自动记录到电脑中，并最终用于计...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆东，刘元强，王鹏华，张鹏，刘延春，高伟，刘亚楠，王红星，郭宁，张帅，刘伟，李晓兰，王吉康，宋现宝，马思涛，刘生田，
申请(专利权)人：山东省路桥集团有限公司，
类型：新型
国别省市：