感器8、加热套管表面温度传感器9和加热套管内壁温度传感器10的温度信号 和加热棒1的电压信号的调理、采集与转换，包括抗混叠滤波模块19、多路切换开关20、A/ D转换模块21和电压采集模块22,其中，抗混叠滤波模块19依次连接多路切换开关20和 A/D转换模块21，电压采集模块22连接A/D转换模块21。地表温度传感器5、大气温度传 感器6、第一温度传感器7、第二温度传感器8、加热套管表面温度传感器9和加热套管内壁 温度传感器10的温度信号经过抗混叠滤波模块19进行信号调理，再由多路切换开关20分 时输入A/D转换模块21，转换为数字信号后传入数据存储与处理模块15 ;加热棒1的电压 信号通过含有抗混叠滤波的电压采集模块22进行采集，再由A/D转换模块21进行模数转 换，最后转换为数字信号后传入数据存储与处理模块15。
[0070] 数据存储与处理模块15包括MCU核心控制器23、FLASH存储模块24和晶振及复 位电路25,其中，MCU核心控制器23分别与FLASH存储模块24和晶振及复位电路25连接。 来自数据采集模块14的数据首先被保存入FLASH存储模块24,每隔一定时间间隔，由MCU 核心控制器23进行热导率的计算及测量结束条件的判定，晶振及复位电路25为MCU核心 控制器23的正常工作提供支持。
[0071] 人机交互模块16用于测量仪的人机交互操作，包括液晶显示模块26和键盘接口 模块27,两者分别与数据存储与处理模块15的MCU核心控制器23连接。
[0072] 电源模块17用于为各个模块提供电能，包括5V电源转换模块28,主要是把220v 电压转换为5v电压，提供给各个模块使用。
[0073] 辅助装置18用于给MCU核心控制器23提供辅助功能，如实时时钟、机箱温度传 感、温度补偿、串口通信，包括内部温度传感器29、时钟模块30和串口通信模块31，三者分 别与数据存储与处理模块15的MCU核心控制器23连接。内部温度传感器29可以检测地 表温度传感器5、大气温度传感器6、第一温度传感器7、第二温度传感器8、加热套管表面温 度传感器9和加热套管内壁温度传感器10的内部节点温度，用于地表温度传感器5、大气温 度传感器6、第一温度传感器7、第二温度传感器8、加热套管表面温度传感器9和加热套管 内壁温度传感器10的温度补偿。时钟模块30提供实时时钟，保证系统时钟运行无误。串 口通信模块31用于连接上位机13进行数据通信。
[0074] 采用本发明的热导率测量仪测量热导率的测量方法，包括如下步骤，如图4所示：
[0075] a、测量仪的布置：将包括加热棒1、加热套管2、增强填充剂3和锥形钻头4的热源 和温度感应探头位于加热套管2内壁的加热套管内壁温度传感器10 -起插入被测材料中， 地表温度传感器5的温度感应探头放置于地表，大气温度传感器6的温度感应探头放置于 空气中，第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度感应探头放置于被测材料中，加热套 管表面温度传感器9的温度感应探头紧贴于加热套管2的外壁，并将加热棒1以及地表温 度传感器5、大气温度传感器6、第一温度传感器7、第二温度传感器8、加热套管表面温度传 感器9和加热套管内壁温度传感器10连接至信号处理器11 ;在测量期间对所测量地表进 行遮阴防风，以防止不良天气对土壤温度的过度干扰，以便使地表温度应保持较为恒定，波 动幅度不超过2°C，从而提高了测量精度；
[0076] b、读取配置：启动测量仪，MCU核心控制器23读取配置数据；
[0077] c、参数设置：设置温度控制器12的温度、测试时间、加热棒的电阻值和地表温度 传感器5、大气温度传感器6、第一温度传感器7、第二温度传感器8、加热套管表面温度传感 器9和加热套管内壁温度传感器10的位置参数，对地表温度传感器5、大气温度传感器6、 第一温度传感器7、第二温度传感器8、加热套管表面温度传感器9和加热套管内壁温度传 感器10调零，开启温度控制器12,温度控制器12通过加热套管内壁温度传感器10感应加 热套管2的温度，并对加热棒1加热；
[0078] d、数据采集：地表温度传感器5、大气温度传感器6、第一温度传感器7、第二温度 传感器8、加热套管表面温度传感器9和加热套管内壁温度传感器10的温度信息为每秒采 集一次，每分钟计算一次平均值，存储在FLASH存储模块24中；
[0079]e、热导率计算：变化第一温度传感器7的位置得到第一温度传感器7的温度 T(xl，yl)，变化第二温度传感器8位置得到第二温度传感器8的温度T(x2,y2)，
[0080] 信号处理器11获得第一温度传感器7的温度和第二温度传感器8的温度，信号处 理器11计算被测材料热导率，并将热导率结果输出，其中，
[0081] 热导率的计算方法如下：
[0083] 其中，A为热导率，q为热功率，由温度控制器12供给加热棒1，H为加热棒1的 长度，T(xl，yl)为第一温度传感器7在（xl，yl)处的温度，T(x2，y2)为第二温度传感器8 在（x2,y2)处的温度，xl、x2分别为第一温度传感器7和第二温度传感器8的测量点距加 热棒1中心轴的距离，yl、y2分别为第一温度传感器7和第二温度传感器8的测量点距地 面的距离，这样T(xl，yl)是指距地面为yl、距加热棒1中心轴为xl处的温度，T(x2，y2)是 指距地面为y2、距加热棒1中心轴为x2处的温度，其中（xl，yl)分别确定了距地面为yl、 距加热棒1中心轴为xl处的周线，（x2,y2)分别确定了距地面为y2、距加热棒1中心轴为 x2处的周线，即第一温度传感器7的坐标（xl，yl)、第二温度传感器8的坐标（x2，y2)是以 加热棒1中心轴与地面的交点为坐标原点，测量点坐标满足如下关系：xl辛x2且xl〈x2， xl彡ro，x2>?并按照测试数据调整能够满足：T(xl，yl)-T(x2,y2)彡5°C，其中，D为加热 套管2的外径；
[0084] 例如，第一温度传感器7的坐标为（10,30)，即其距加热棒1的中心轴为10cm，距 地面深度为30cm;第二温度传感器8的坐标为（20, 30)，即其距加热棒1的中心轴为20cm， 距地面深度30cm;
[0085] 热导率的计算默认采用30分钟的滑动滤波方法进行数据的平滑与计算，在测试 30分钟以内时，无热导率信息输出，测试时间大于30分钟，则开始输出热导率信息，直至测 试时间结束或者测量结果达到收敛条件。
[0086]测量结果收敛条件为5分钟内输出热导率波动范围小于或等于3%。
[0087] 在测量过程中，如果测量环境不符合数据模型要求，在液晶显示模块26的显示界 面会提示测量者改善测量环境，该提示会一直持续至测量环境符合要求为止。
[0088] 采用本发明的热导率测量仪测量热导率的测量方法，在步骤a之后，步骤b之前， 还包括如下步骤：在上位机13设置端口通信速率后，启动上位机13。
[0089] 采用本发明的热导率测量仪和测量方法测量热导率的实施例1、实施例2的测量 结果如表2所示。
[0090] 表2:实施例1、实施例2的测量结果
[0091]
[0092] *所记录的热导率均为收敛条件下的热导率值。土壤质量含水率为实施例的土壤 含水量（g)与干燥土壤之比。
[0093] 本发明的实施例1和实施例2测得的土壤热导率高于按非稳态平面热源法取样在 实验室测得的热导率值，这是由于非稳态平面热源法的取样扰动导致空隙度增加含水率可 能下降并伴有仪器本身的不适用性，数据小于实施例测得数值，逻辑表明，本发明的热导率 测量仪和测量方