CN201594082U - 一种便携式土壤热阻系数测量装置 - Google Patents
一种便携式土壤热阻系数测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201594082U CN201594082U CN2010201207088U CN201020120708U CN201594082U CN 201594082 U CN201594082 U CN 201594082U CN 2010201207088 U CN2010201207088 U CN 2010201207088U CN 201020120708 U CN201020120708 U CN 201020120708U CN 201594082 U CN201594082 U CN 201594082U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- probe
- measuring
- soil
- thermal resistivity
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
一种便携式土壤热阻测量装置，该装置由测量探头、控制与计算模块、电源模块、显示与处理终端组成，可进行直埋电缆线路处土壤的温度监测与导热系数测量，并根据所测媒质的热阻特性的变化，自动优化加热功率，从而获得最佳测量结果，测量探头可以采用基于热线法的探针式探头，也可以采用基于平板法的平板状探头，探头内包含有三个热电偶温度测量点和一个加热电阻丝。该装置不仅可以实现对土壤温度的长期监测，还可以对土壤导热系数进行实地实时的测量。各结构单元模块化，携带与使用方便，能够根据不同的现场情况采用不同的测量方式，测量范围广，对土壤热阻系数测量范围为0.3～4.5K·m/W，对直埋电缆线路的设计与管理具有重要的意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种便携式土壤热阻系数测量装置，属于测量技术领域。
背景技术
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。目前在国内尚无适用的现场土壤热组系数测量仪器，一般通过两种取样方式，即：1)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。第二种方式是通过取样，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。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。因此，只有在现场进行实时测量，才能满足电缆线路设计、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。
发明专利(公开号：CN101320007A，名称：针探针法材料导热系数测量装置和材料导热系数测量装置)和发明专利(公开号：CN201222042Y，名称：材料导热系数测量装置)公开了一种基于线热源原理的针探法材料导热系数测量装置，该方法采用直径0.7mm、长度为53mm的探针，内部设置有0.0762mm的电加热丝，适用于液体、气体以及固体介质的导热系数测量。但该方法中的探针制造困难，且由于探针长度限制，只适合对小尺寸试样进行测量，无法应用于大深度范围土壤热阻系数的现场测量。
发明专利(公开号：CN 101105467A，名称：土壤热阻系数测定装置及其方法)公开了一种土壤热阻系数测定装置及其方法，可用来测试地源热泵空调系统向土壤排热或取热两种模式下的土壤热阻系数。但该方法主要针对地下深度在40～100米处土壤的热阻系数进行测量，且实现过程复杂，需要大量设备和较长测试时间，不适用于对土壤热阻系数进行快速测量。
发明专利(公开号：CN101303320A，名称：一种准稳态法固体导热系数测量仪器)公开了一种基于实验室内的测量装置，对采集的样品进行较高精度测量，同样不适于现场快速测量。
发明内容
本实用新型的目的在于克服背景技术所提出的问题，基于线性热源法与平板法两种原理，提供了一种便携式土壤热阻测量装置，可进行直埋电缆线路处土壤的温度监测与导热系数测量，该装置不仅可以实现对土壤温度的长期监测，还可以对土壤导热系数进行实地实时的测量。
本实用新型的技术方案是：一种便携式土壤热阻系数测量装置，该装置由测量探头、控制与计算模块、电源模块、显示与处理终端组成，其连接方式是：测量探头中的加热电阻丝通过导线与电源模块相连，测量探头中的热电偶探头有导线连接到控制与计算模块，控制与计算模块由导线连接到电源模块，显示与处理终端通过数据线和控制与计算模块相连；其特征在于：控制与计算模块内有一套集成电路微处理控制器，专用于采集、控制和处理探头上的数据，显示与处理终端采用便携式PDA或便携式个人计算机，有利于数据的采集显示和现场分析。本便携式土壤热阻系数测量装置，能根据所测媒质的热阻特性的变化，自动优化加热功率，从而获得最佳测量结果。
如上所述的一种便携式土壤热阻系数测量装置，其特征在于：本装置的测量探头可以采用基于热线法的探针式探头，也可以采用基于平板法的平板状探头，热电偶探头为T型，探头内包含有三个热电偶温度测量点和一个加热电阻丝，有利于对不同质土壤的探测，保证测量精度。
如上所述的一种便携式土壤热阻系数测量装置，其特征在于：可采用干电池替代电源模块对热电偶电加热供电，有利于长时间持续监测土壤温度时。
本实用新型的有益效果是：装置各结构单元模块化，携带与使用方便，能够根据不同的现场情况采用不同的测量方式，测量范围广，对土壤热阻系数测量范围为0.3～4.5K·m/W。由于本实用新型主要是为现场确定直埋电缆线路周围环境参数的仪器，对于确定全国不同地域、不同实际电缆线路周围的土壤环境参数提供了重要的现场测量仪器，对直埋电缆线路的设计与管理具有重要的意义。
本实用新型的适用范围：本实用新型不适用于存在有对流的场合，如液体与空气中。
附图说明
附图1为本实用新型实施例便携式土壤热阻系数测量装置各模块连接图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
如附图1所示，一种便携式土壤热阻系数测量装置，主要包括测量探头、控制与计算模块、电源模块、显示与处理终端等，测量探头可以采用针状，球状以及平板状，其作用为加热探头周围土壤，同时采集探头表面温度数据；电源模块可以采用恒流电源，控制与计算模块作用是：监测探头加热部分两端的电压和电流，并将电压与电流信号反馈至控制与计算模块，控制电源模块输出；记录并分析由探头传输过来的温度信号，根据预测量阶段结果，调整加热功率，获得最佳测量结果。电源模块也可以采用仅电流或者电压可调且无数字显示功能的电源，这是可以通过二位半以上的数字万用表测量探针两端的电压和电流，求取功率大小，获取稳定的功率。测温热电偶元件可以采用市售各种型号热电偶线，根据不同的测量探头，可以选择对应的测量模式。
其连接方式是：测量探头中的加热电阻丝通过导线与电源模块相连，测量探头中的热电偶探头有导线连接到控制与计算模块，控制与计算模块由导线连接到电源模块，显示与处理终端通过数据线和控制与计算模块相连。
其工作原理为：基于线性热源法与平板法两种原理。
在现场使用时，先用直径略小于探头的钢棒在地上打孔，然后将探头插入孔中，开机读取温度，待温度稳定后，再通过功率源施加恒定功率，施加电流时同时读取电压与电流大小，读取功率大小，同时在整个测试加热过程中，通过电压与电流乘积的控制，使加热探针的功率保持恒定。记录三个热电偶上的温度大小和时间，将数据然后进行分析计算，并及时调整功率大小，然后对测量数据进行分析计算出土壤的热阻系数。
利用本实用新型装置在试验室内对干燥的纯细砂样本的测量结果为2.67Km/W。
Claims (3)
1.一种便携式土壤热阻系数测量装置，该装置由测量探头、控制与计算模块、电源模块、显示与处理终端组成，其连接方式是：测量探头中的加热电阻丝通过导线与电源模块相连，测量探头中的热电偶探头有导线连接到控制与计算模块，控制与计算模块由导线连接到电源模块，显示与处理终端通过数据线和控制与计算模块相连；其特征在于：控制与计算模块内有一套集成电路微处理控制器，专用于采集、控制和处理探头上的数据，显示与处理终端为便携式PDA或便携式个人计算机。
2.如权利要求1所述的一种便携式土壤热阻系数测量装置，其特征在于：本装置的测量探头采用基于热线法的探针式探头，或采用基于平板法的平板状探头，热电偶探头为T型，探头内包含有三个热电偶温度测量点和一个加热电阻丝。
3.如权利要求1所述的一种便携式土壤热阻系数测量装置，其特征在于：采用干电池替代电源模块对热电偶电加热供电。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010201207088U CN201594082U (zh) | 2010-02-23 | 2010-02-23 | 一种便携式土壤热阻系数测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010201207088U CN201594082U (zh) | 2010-02-23 | 2010-02-23 | 一种便携式土壤热阻系数测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201594082U true CN201594082U (zh) | 2010-09-29 |
Family
ID=42776150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010201207088U Expired - Lifetime CN201594082U (zh) | 2010-02-23 | 2010-02-23 | 一种便携式土壤热阻系数测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201594082U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104048993A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-17 | 吉林大学 | 便携式原位浅层地温和导热系数测量装置及测试方法 |
| CN105784764A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-07-20 | 中国地质大学（武汉） | 一种野外便携式岩石热物性参数测试装置及方法 |
| CN106441437A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-02-22 | 国网上海市电力公司 | 一种多功能便携式土壤环境参数的综合测量装置 |
| CN106855725A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 中国电力科学研究院 | 一种海底电缆登陆段运行环境测控装置 |
| CN113791114A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-14 | 广州广燃设计有限公司 | 一种气体到土壤的总传热系数测试方法、装置及系统 |
-
2010
- 2010-02-23 CN CN2010201207088U patent/CN201594082U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104048993A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-17 | 吉林大学 | 便携式原位浅层地温和导热系数测量装置及测试方法 |
| CN106855725A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 中国电力科学研究院 | 一种海底电缆登陆段运行环境测控装置 |
| CN106855725B (zh) * | 2015-12-08 | 2020-12-04 | 中国电力科学研究院 | 一种海底电缆登陆段运行环境测控装置 |
| CN105784764A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-07-20 | 中国地质大学（武汉） | 一种野外便携式岩石热物性参数测试装置及方法 |
| CN106441437A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-02-22 | 国网上海市电力公司 | 一种多功能便携式土壤环境参数的综合测量装置 |
| CN113791114A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-14 | 广州广燃设计有限公司 | 一种气体到土壤的总传热系数测试方法、装置及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bristow et al. | A small multi-needle probe for measuring soil thermal properties, water content and electrical conductivity | |
| Ren et al. | Development of thermo‐time domain reflectometry for vadose zone measurements | |
| CN201594082U (zh) | 一种便携式土壤热阻系数测量装置 | |
| Nusier et al. | Laboratory techniques to evaluate thermal conductivity for some soils | |
| Liu et al. | In situ monitoring of soil bulk density with a thermo‐TDR sensor | |
| CN101320007A (zh) | 探针法材料导热系数测量装置 | |
| CN101788513A (zh) | 一种材料导热系数的测量装置以及测量方法 | |
| CN104280419A (zh) | 一种瞬态平面热源法测试材料导热系数的方法 | |
| CN103454309A (zh) | 一种土壤含水率分布式测量方法及系统 | |
| CN104330412A (zh) | 岩土体导热系数的非接触无损测试方法 | |
| CN103675018B (zh) | 一种织物热性能测试仪 | |
| CN101504439B (zh) | 变温肖特基二极管特性测试仪 | |
| CN201788161U (zh) | 基于点热源法的土壤热阻系数测量探头 | |
| CN103107774B (zh) | 一种提高恒温晶振频率稳定度的方法 | |
| CN101936932B (zh) | 基于点热源法的土壤热阻系数测量探头 | |
| CN113008935A (zh) | 一种土壤含水量、热特性和电导率的原位测定装置及方法 | |
| CN206601352U (zh) | 用于测定冻土各向导热系数的装置 | |
| CN204346967U (zh) | 一种基于电阻率变化原理的土体含水量测试仪 | |
| CN203502367U (zh) | 一种瞬态平面热源法测试材料导热系数的装置 | |
| CN203587535U (zh) | 一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置 | |
| CN206573161U (zh) | 一种土壤温度、水分和电导率测量装置 | |
| CN201043958Y (zh) | 隔热管视导热系数测试仪 | |
| CN201222042Y (zh) | 材料导热系数测量装置 | |
| CN107589147A (zh) | 一种可同时测量土体导热系数及电阻率的装置及方法 | |
| CN109142429A (zh) | 一种垂直接地极温升特性的检测系统及检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: WUHAN NARI CO., LTD. OF STATE GRID ELECTRIC POWER Effective date: 20111202 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 430074 WUHAN, HUBEI PROVINCE TO: 210003 NANJING, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111202 Address after: Nanjing City, Jiangsu Province, 210003 South Shui Road No. 8 Co-patentee after: Wuhan Nari Limited Liability Company of State Grid Electric Power Research Institute Patentee after: State Grid Electric Power Research Insititute Address before: 430074 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 143 Patentee before: Wuhan Nari Limited Liability Company of State Grid Electric Power Research Institute |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160715 Address after: 430074 Hubei city of Wuhan province Wuchang Luo Yu Road, No. 143 Patentee after: Wuhan Nari Limited Liability Company of State Grid Electric Power Research Institute Address before: Nanjing City, Jiangsu Province, 210003 South Shui Road No. 8 Patentee before: State Grid Electric Power Research Insititute Patentee before: Wuhan Nari Limited Liability Company of State Grid Electric Power Research Institute |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100929 |