Przedmiotem wynalazku jest sonda iglowa do pomiaru oporu cieplnego wlasciwego gleby, sto¬ sowana zwlaszcza do pomiaru oporu cieplnego wlasciwego gleby przy ukladaniu kabli energe¬ tycznych.Znana jest sonda iglowa do pomiaru oporu cieplnego wlasciwego gleby, która sklada sie z rurki metalowej o dlugosci okolo 1 m, zamknie¬ tej na jednym koncu stozkiem umozliwiajacym latwe wprowadzenie do gleby, zas na drugim kon¬ cu posiada glowice wykonana z materialu ciepl¬ nie izolacyjnego w której umieszczone jest gniaz¬ do koncentryczne. Wewnatrz rurki umieszczony jest koncentrycznie element grzejny w postaci stru¬ ny, którego jeden koniec polaczony jest z obu¬ dowa stanowiaca rurke, przy czym oba konce po¬ laczone sa z gniazdem koncentrycznym. Równoleg¬ le do elementu grzejnego usytuowany jest termo- element lub kilka termoelementów, których konce gprace sa polaczone galwanicznie z obudowa, zas zimne konce tych termoelementów sa wyprowa¬ dzone przez gniazdo koncentryczne na zewnatrz sondy i umieszczone w termostacie.Wada tej sondy jest koniecznosc wprowadzenia do gleby na calej dlugosci to jest okolo 1 m, co powoduje koniecznosc wykonania przed wprowa¬ dzeniem sondy otworu, a to z kolei powoduje po wprowadzeniu sondy do gleby powstawanie podu¬ szek powietrznych miedzy sonda a gleba i w wy¬ niku znieksztalcenie pomiaru. 10 18 25 Wada jest równiez to, ze w celu uzyskania wy¬ maganej jednostkowej mocy grzejnej co najmniej 0,3 W/cm, zastosowanie elementu grzejnego w po¬ staci struny wymaga wskutek malej jego rezy¬ stancji stosowania zródel zasilania o duzej po¬ jemnosci, co wyklucza zastosowanie sondy wraz z ukladem pomiarowym jako urzadzenia prze¬ nosnego.Ponadto, obwód grzejny i obwód pomiarowy ze wzgledu na galwaniczne polaczenie, moga powo¬ dowac zaklócenia podczas pomiaru zarówno od zródla zasilania jak równiez ewentualnych pradów bladzacych, wystepujacych w terenie. Równiez strunowy element grzejny w postaci nieizolowa- nego drutu oporowego powoduje pod wplywem temperatury odksztalcenie tego elementu i w konsekwencji zwarcie z obudowa sondy lub z ter- moelementami.Równiez wade stanowia zbyt wysokie tem¬ peratury robocze tej sondy, co stwarza mozliwosc znieksztalcen charakterystyki przyrostów tempe¬ ratury w czasie wskutek wystapienia „migracji wilgotnosci" lub wysuszania warstwy gleby, przy¬ legajacej bezposrednio do sondy. Wskutek duzej masy sondy w stosunku elementu grzejnego, pro¬ stoliniowa czesc charakterystyki w ukladzie pól- logarytmicznym przyrostów temperatury w czasie, uzyskiwana jest po czasie okolo 10—15 min., co powoduje przedluzenie pomiaru.Zgodnie z wynalazkiem sonda charakteryzuje 119 9891191 3 sie tym, ze wewnatrz spiralnego elementu grzej¬ nego umieszczonego wspólosiowo w obudowie son¬ dy, usytuowane sa termoelementy odizolowane elektrycznie od siebie. Zimne konce tych termo- elementów sa polaczone poprzez elektryczny izo- 5 lator z wewnetrzna scianka glowicy, która jest odizolowana cieplnie od obudowy sondy, polaczo¬ nej galwanicznie z glowica.Korzystne jest jesli glowica wypelniona jest zywica termoutwardzalna. 10 Sonda wedlug wynalazku pozwala stosowac zród¬ la zasilania o malej pojemnosci, uzyskujac szybko liniowa czesc charakterystyki przyrostów tempe¬ ratury w czasie po okolo 60 sek. Maly pobór mocy umozliwia zaprojektowanie kompletnego 15 przenosnego urzadzenia pomiarowego. Oddzielenie galwaniczne obwodu grzejnego od termoelementu i od odbudowy sondy eliminuje zaklócenia ze¬ wnetrzne. Ponadto polaczenie galwaniczne obu¬ dowy sondy z glowica stanowi ekran, który za- 20 bezpiecza sonde przed pradami bladzacymi. Ze wzgledu na male maksymalne przyrosty tempe¬ ratury okolo 35°C w czasie oraz ze wzgledu na krótki czas pomiaru nie wystepuje zjawisko mi¬ gracji wilgotnosci lub wysuszenia gleby. Równiez 25 umieszczenie zimnych koncy termoelementów w glowicy zalanej zywica epoksydowa, chroni przed uszkodzeniami i zapewnia dobra stabilizacje tem¬ peratury.Sonda wedlug wynalazku zapewnia równiez 30 mozliwosc pomiaru oporu cieplnego wlasciwego w warunkach laboratoryjnych na pobranych prób¬ kach z terenu, jak równiez i innych materialów stalych.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w 33 przykladzie wykonania na rysunku, który przed¬ stawia schemat ukladu pomiarowego do pomia¬ ru oporu cieplnego wlasciwego gleby z miniatu¬ rowa sonda w ujeciu schematycznym.Przyklad. 40 Sonda 1 iglowa sklada sie z metalowej obudo¬ wy 2 w ksztalcie cylindrycznej rury na jednym koncu zakonczonej stozkiem 3, ulatwiajacym wpro¬ wadzenie sondy 1 do gleby oraz glowicy 4 umiesz¬ czonej na drugim koncu obudowy 2. Pomiedzy 45 glowica 4 a obudowa 2 umieszczona jest prze¬ kladka 5 izolacyjna uniemozliwiajaca przeplyw ciepla.Ponadto obudowa 2 polaczona jest galwanicznie za pomoca przewodu 6 z glowica 4 w celu ekra- 50 nowania od pradów bladzacych. Wewnatrz obudo¬ wy 2 wspólosiowo jest umieszczony spiralny ele¬ ment 7 grzejny izolowany emalia, który zasilany jest ze zródla B pradu poprzez regulowany rezy¬ stor R oraz amperomierz A i wylacznik W. 4 Natomiast wewnatrz elementu 7 grzejnego umie¬ szczonych jest osiem termoelementów 8 polaczo¬ nych szeregowo, których gorace konce sa roz¬ mieszczone równomiernie na dlugosci obudowy 2, zas zimne konce 9 usytuowane sa poprzez elek¬ tryczny izolator 10 na wewnetrznej sciance glo¬ wicy 4 i polaczone z miernikiem M.Uklad dziala w sposób nizej opisany. Miniaturo¬ wa sonde 1 iglowa umieszcza sie w badanej gle¬ bie na zadanej glebokosci, po czym zamyka sie wylacznik W i zasila sie element 7 grzejny, pra¬ dem okolo 300 mA. Nastepnie w czasie od 2—3 min. wyznaczana jest zaleznosc przyrostów tem¬ peratury sondy 1 w czasie, ze wskazan miernika M. Otrzymane wyniki przyrostów temperatury przedstawione sa w postaci wykresu w ukladzie póllogarytmicznym, z którego dla czasów ta, ti oraz odpowiadajacych tym czasom przyrostów temperatury 02 i 0i z liniowej czesci charaktery¬ styki A0=f(lnt), wyznaczany jest opór cieplny wlasciwy gleby z zaleznosci: 411(02 — 0i) ko = Q-lnt2/ti ok cm gdzie: k0 — opór cieplny wlasciwy gleby . W Q — moc zródla na jednostke dlugosci (W/cm), 02—0i — przyrost temperatury (°k), ti — czas odpowiadajacy temperaturze 0i, zas t* — czas od¬ powiadajacy temperaturze 02.Zastrzezenia patentowe 1. Sonda iglowa do pomiaru oporu cieplnego wlasciwego gleby, wyposazona w element grzejny oraz termoelement umieszczone w obudowie me¬ talowej zakonczonej na jednym koncu stozkiem zas na drugim koncu glowica, znamienna tym, ze wewnatrz spiralnego elementu (7) grzejnego umie¬ szczonego wspólosiowo w obudowie (2) sondy (1) usytuowane sa termoelementy (8) odizolowane elektrycznie od siebie, przy czym zimne konce termoelementów (8) sa polaczone poprzez elektry¬ czny izolator (10) z wewnetrzna scianka glowicy (4), która odizolowana jest cieplnie od obudowy (2) sondy (1). 2. Sonda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze obudowa (2) sondy (1) jest polaczona galwanicznie z glowica (4). 3. Sonda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze glowica (4) wypelniona jest zywica termoutwar¬ dzalna.119 989 PL