一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置。该装置主要包括两个探针、可调恒流直流源、温度采集装置、计算机，其特征在于所述探针包括不锈钢管、绝缘导热物质、绝缘导线和T型热电偶，所述T型热电偶焊接在探针的内壁上，所述绝缘导热物质填充在探针内部，所述可调恒流直流源与绝缘导线连接，所述温度采集装置与T型热电偶连接，所述温度采集装置与计算机直接采用USB数据线连接。该装置能够同时测量土壤的温度、导热系数、导温系数及比热容，可用于实验室和现场测量。
【专利说明】一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及土壤热物性参数测量领域，涉及一种对与电力电缆线路设计相关的土壤热物性参数进行测量的装置。
【【背景技术】】
[0002]电力电缆线路设计过程中，为计算线路的载流量，需要掌握线路附近区域深度在
I.5m内土壤的热物性参数，具体来说是土壤的温度、导热系数及比热容。对上述参数，工程上一般按照相关标准和经验取值。然而，土壤热物性参数受到土壤的组成成分、含水率、气候条件等因素的影响，在不同区域、不同时间可能与经验值存在较大差异。这些差异可能导致线路载流量选取不当，对线路的经济性和安全性造成不利的影响。因此，准确测量土壤的热物性参数对于电力电缆线路的设计具有重要的意义。
[0003]目前确定土壤热物性参数的方法主要是取样后在实验室测定，或在现场测量。实验室测定可得到较为精密的结果，但样品的参数在取样和运输过程中可能发生变化，从而引入误差。现场测量的方法主要基于线热源法和电热源法，市场上也有少量的产品，但功能较为单一，或者不适用于电缆线路敷设深度的测量。
[0004]发明专利《基于点热源法的土壤热阻系数测量探头》（申请号：201010117484. X)提出了一种基于点热源法的土壤热阻系数测量探头，实用新型专利《一种便携式土壤热阻系数测量装置》（申请号：201020120708. 8)提出了一种便携式土壤热阻系数测量装置，以上两种装置可以对电缆敷设深度范围内土壤的热阻系数和温度进行测量，但不能测量土壤的比热容。
[0005]发明专利《一种土壤多参数传感器测量系统》（申请号：201210551409. 3)公开了一种土壤多参数传感测量系统，可`现场测量计算土壤的导热率，但不能测量土壤的比热容，由于其传感器的尺寸和结构设计，也不适用于对电缆敷设深度范围内土壤热物性参数的现场测量。
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【发明内容】
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[0006]本实用新型是针对【背景技术】中所提出的问题和需求，提供一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置。该装置能够同时测量土壤的温度、导热系数、导温系数及比热容，可用于实验室和现场测量。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0008]一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，主要包括探针、可调恒流直流源、温度采集装置、计算机，其特征在于所述探针包括不锈钢管、绝缘导热物质、绝缘导线和T型热电偶，所述T型热电偶焊接在探针的内壁上，所述绝缘导热物质填充在探针内部，所述可调恒流直流源与绝缘导线连接，所述温度采集装置与T型热电偶连接，所述温度采集装置与计算机直接采用USB数据线连接。
[0009]所述的探针为两根规格相同的探针。[0010]所述的探针长度与直径之比大于30。
[0011]所述可调恒流直流源输出电流可提供双通道电流输出。
[0012]所述可调恒流直流源的输出电流幅值可调，优选的调节范围为O~5安培。
[0013]所述探针材料为中空的不锈钢管，所述不锈钢管前端为实心的圆锥结构。
[0014]本实用新型的有益效果是：可同时测量土壤的温度、导热系数、导温系数及比热容参数，测量所需时间短，能快速地对电力电缆线路沿线区域的土壤热物性参数进行测量，测量结果用于线路载流量的计算；可根据要求选用不同长度的探针，满足现场测试及取样后实验室分析的需求。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0015]图I为本实用新型的装置示意图。
[0016]图中I-不锈钢管，2-绝缘导热物质，3-绝缘导线，4-T型热电偶，5-可调恒流直流源，6-温度米集装置，7-计算机，8-探针1,9-探针2。
【【具体实施方式】】
[0017]为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些 等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
[0018]对所标记的各部分，其具体结构和功能如下：
[0019]I-中空的不锈钢管，为便于在土壤中插拔，其前端为实心的圆锥结构；
[0020]2-绝缘导热物质，填充在探针内部，保持绝缘导线3与T型热电偶4的位置固定及电气绝缘；
[0021]3-绝缘导线，作为探针内的热源；
[0022]4-T型热电偶，测温点焊接在探针I的内壁上；
[0023]5-可调恒流直流源，为探针内的绝缘导线3提供幅值可调的恒流直流电流，具备双通道输出能力；
[0024]6-温度采集装置，采集探针内T型热电偶4的温度数据，具备多通道采集能力，与计算机7之间采用USB数据线连接；
[0025]7-计算机，存储温度数据，进行计算以得到土壤热物性参数；
[0026]8，9_探针，装置中采用两只结构相同的探针，探针包括不锈钢管、作为填充物的绝缘导热物质、绝缘导线和T型热电偶，热电偶焊接在不锈钢管的管壁上。
[0027]本实用新型测量土壤热物性参数的使用方法，其具体实施步骤是：
[0028]第一步骤：将装置中的两只探针分别标记为探针I和探针2。将探针I、探针2间隔一定距离r插入待测土壤中，待T型热电偶温度读数稳定后，按照一定的采集频率记录温度读数!\、T2。！\、T2即为探针I、探针2所在位置的土壤温度。
[0029]第二步骤：对探针I施加恒定电流I1，从开始施加电流起记录时间t,继续记录温度读数?\、Τ2。由t与T1的曲线计算出土壤的导热系数入。
[0030]第三步骤：从某一时刻h起,对探针2施加恒定电流I2,继续记录时间t,温度读数?\、Τ2。由λ、及t与Τ2的曲线计算出土壤导温系数α。[0031]第四步骤：由α、λ及土壤密度P计算出土壤比热容C。
[0032]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，包括探针、可调恒流直流源、温度采集装置、计算机，其特征在于所述探针包括不锈钢管、绝缘导热物质、绝缘导线和T型热电偶，所述T型热电偶焊接在探针的内壁上，所述绝缘导热物质填充在探针内部，所述可调恒流直流源与绝缘导线连接，所述温度采集装置与T型热电偶连接，所述温度采集装置与计算机直接采用USB数据线连接。
2.如权利要求I所述的一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，其特征在于所述的探针为两根规格相同的探针。
3.如权利要求I所述的一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，其特征在于所述的探针长度与直径之比大于30。
4.如权利要求I所述的一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，其特征在于所述可调恒流直流电源输出电流可提供双通道电流输出。
5.如权利要求I所述的一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，其特征在于所述可调恒流直流电源的输出电流幅值可调。
6.如权利要求I所述的一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，其特征在于所述可调恒流直流电源的输出电流幅值调节范围是O?5安培。
7.如权利要求I所述的一种采用双探针法的土壤热物性参数测量装置，其特征在于所述探针材料为中空的不锈钢管，所述不锈钢管前端为实心的圆锥结构。
【文档编号】G01N25/20GK203587535SQ201320797358
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】赵健康, 刘松华, 樊友兵, 李文杰, 杨丹 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院