非穩(wěn)定狀態(tài)探頭——熱導(dǎo)率測量TP02土壤熱導(dǎo)率探頭
TP02土壤熱導(dǎo)率探頭在針式熱導(dǎo)率傳感器的設(shè)計(jì)上,Hukseflux是目前市場上的*。這些針式傳感器中有一些比較大的型號(hào)用于現(xiàn)場測試,也有一些小的型號(hào)用于小樣本熱導(dǎo)率測量,可以用一些比較短但是很牢固的放射性材料測量海邊土壤的熱導(dǎo)率。
TP02可以快速準(zhǔn)確的測量出介質(zhì)的熱導(dǎo)率(或熱阻),可以以*高的精度來插入。該探頭依從ASTM D 5334-00,D 5930-97和IEEE 442-1981標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)的TP02探頭在土壤、熱回填材料,沉淀物、食品、粉末、 污泥、油漆、膠水以及其它各種材料中已經(jīng)被證明具有非常好的穩(wěn)定性。非穩(wěn)定狀態(tài)探頭(NSSP)測量方法 (*的瞬時(shí)線性源,熱針,熱脈沖和專線技術(shù))有一些基本的有利條件,這些條件可以使得采樣快速、-概。 Hukseflux特定于NSSP設(shè)計(jì),特殊的型號(hào)已經(jīng)開發(fā)用于現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。為了*性的安裝在土壤里面,設(shè)計(jì)了一個(gè)專注的型號(hào)——TP01。TP02的設(shè)計(jì)和測試都是和瓦格寧根大學(xué)的應(yīng)用物理小組一起合作完成。
通常情況下,TP02連接在Campbell Scientific公司的CR1000數(shù)據(jù)采集器上。
ASTM的表尊和IEEE的標(biāo)準(zhǔn)描述證明了測量材料熱導(dǎo)率的方法。ASTM D 5334-00和D 5930-97,以及IEEE Std 442-1981 " 標(biāo)準(zhǔn)測試方法"特殊用于非穩(wěn)定狀態(tài)探頭NSSP,并且已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用。一個(gè)NSSP由加熱導(dǎo)線,上乘線源,一個(gè)溫度傳感器組成,溫度傳感器用于測量這個(gè)源的溫度。NSSP的原理是獨(dú)立依賴與一個(gè)線源:短時(shí)溫度上升期間,?T,僅依賴于加熱器功率,Q,以及介質(zhì)熱導(dǎo)率λ:
?T = (Q / 4 π λ) (ln t + B)
?T單位是K,Q單位是W/m,λ單位是W/mK,t 是時(shí)間,單位是s和B是一個(gè)常數(shù),在測量加熱期間,加熱溫度的時(shí)間可以計(jì)算出來(對于TP02,典型為2分鐘),λ也可以被計(jì)算出來。沒有限定采樣尺寸,在針的周圍,*大20mm半徑可以被覆蓋范圍。
為了測量Q,t和 ?T,可以分別直接測量功率,時(shí)間和溫度。完成這些測量不需要參考材料,因此TP02的測量是-概的。
TP02作為一個(gè)單獨(dú)的探頭,可以和用戶的其它測量和控制系統(tǒng)一起工作,可以和Campbell Scientific的CR1000數(shù)據(jù)采集器一起工作。
Hukseflux的TP02設(shè)計(jì)可以用于非常寬的應(yīng)用范圍,設(shè)計(jì)考慮了一下因素:
● *佳精度:TP02包含2個(gè)熱電偶,外形為針式,輸出為電壓信號(hào),U,和?T成比例。一個(gè)尖不能被加熱,只是作為一個(gè)參比。
開始測量之前,這個(gè)電壓總是很小,獨(dú)立于介質(zhì)溫度。設(shè)計(jì)在針中僅一個(gè)傳感器,信號(hào)U降出現(xiàn)在*大信號(hào)上。
兩個(gè)熱電偶設(shè)計(jì)有著非常上等別的精度,尤其是在測量高溫和低溫時(shí)。
此外,針中的參比結(jié)和加熱結(jié),介質(zhì)溫度變化的靈敏度已經(jīng)被*小化。