可校正间距的热脉冲茎流或水流通量测量装置及方法
【专利摘要】本发明揭示了一种可校正间距的热脉冲茎流或水流通量测量装置及方法，该测量装置包括底座以及固定在底座上的温度探针和加热探针；每个温度探针内沿其轴线方向分别设置有第一测温元件和第二测温元件，所述两个测温元件均与数据采集装置连接，加热探针内装有加热丝，与加热装置连接。本发明中提供的测量装置和测量方法通过采用在每个温度探针中采用至少两个测温元件，减少了在实际应用中由于外因导致温度探针或加热探针弯曲变形而产生的植物茎流或土壤水流通量测量误差；此外，该装置结构简单，成本低，使用方便、测量快速准确。
【专利说明】可校正间距的热脉冲茎流或水流通量测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量【技术领域】，更具体涉及一种可校正间距的热脉冲茎流或水流通量测量装置及方法。
【背景技术】
[0002]土壤水流通量的测量。
[0003]热脉冲方法测量水流通量的测量装置包括三个平行不锈钢探针，处于中间位置的是加热探针，另两个是装有测温元件的温度探针，设置在加热探针的两边，分别为上游温度探针和下游温度探针如图1所示，利用上下游两个温度探针所记录的温差的最大值来估算土壤中的水流通量。
[0004]稳态的水流下，热传导方程为:
[0005]
【权利要求】
1.一种可校正间距的热脉冲茎流或水流通量测量装置，其特征在于，所述测量装置包括底座以及固定在底座上的温度探针和加热探针；温度探针内沿其轴线方向各设置有第一测温元件和第二测温元件，所述两个测温元件均与数据采集装置连接，加热探针内装有加热丝，与加热装置连接。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述温度探针的长度与内径的比值大于25，加热探针的长度与内径的比值大于25。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述温度探针中的两个测温元件的位置要使得从温度探针的底端或者顶端开始放置的测温元件所测温度与温度探针中间位置所测得温度的相对偏差要达到小于1%。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述温度探针的数量为两个以上。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述温度探针和加热探针均由绝缘的可固化的密封材料灌装在底座上。
6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述固化材料为环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述加热探针和温度探针均为不锈钢的空心针管。
8.—种可校正间距的热脉冲茎流或水流通量测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)标定温度探针内两个测温元件分别与加热探针之间的初始距离； (2)植物茎流或土壤水流通量为O或近似为O时，将温度探针和加热探针插入土壤中或者插入树干预先打的孔中，测量温度-时间响应曲线； (3)根据温度探针内两个测温元件的温度变化差异判断温度探针是内倾还是外倾； (4)求出理论倾斜角度，计算出温度探针或者加热探针倾斜后两个测温元件到加热探针之间的实际距离，计算热扩散率； (5)植物茎流量或土壤水流通量不为O时，测量温度-时间响应曲线； (6)根据求得的实际距离及温度探针内包括的两个测温元件温度上升到最大值所需的时间等参数，计算出植物茎流量或土壤水流通量。
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述标定温度探针中两个测温元件与加热探针的初始距离，使用热导率和比热已知的材料标定。
【文档编号】G01N25/20GK103913481SQ201410078861
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】刘刚, 温敏敏, 任瑞琪, 常旭培, 李保国 申请人:中国农业大学