一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種聯(lián)合測量探頭，特別涉及一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著我們經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，城市空間日益減少，因此對地質(zhì)工程研究有較大的需求，在許多地下工程的開發(fā)過程中，測試和應(yīng)用土壤熱，水和溶質(zhì)運移模型的實驗室和野外現(xiàn)場實驗中都需要高質(zhì)量的土壤物理數(shù)據(jù)。因此，獲得這些數(shù)據(jù)對工程建設(shè)及地下能源的開發(fā)利用具有重大意義，其中土體導(dǎo)熱系數(shù)、含水率、土體電導(dǎo)率等對工程有較大的影響，目前的設(shè)施及方法滿足不了現(xiàn)階段的需求，存在較大的缺陷與不足。
[0003]隨著電子，數(shù)據(jù)記錄，計算和數(shù)值方法方面的進步，測量土壤性質(zhì)的儀器也正在得到逐步的改進。此類創(chuàng)新有TDR技術(shù)，電容探針，熱耗散傳感器，線電源探針及其他創(chuàng)新。后來小型探針類設(shè)備得到了人們的廣泛認可，在1991年發(fā)現(xiàn)了運用探針測量土體導(dǎo)熱系數(shù)和含水率的方法，最近已經(jīng)發(fā)展出兩用探針類設(shè)備，雖然這些新的革新在測量土壤含水率方面就實用性和可靠性而言已經(jīng)較為成熟。但是，為了避免二次測量對土體產(chǎn)生的影響，采用同一裝置同時測量導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率兩個物理參數(shù)，發(fā)明了該多功能探頭，以便于進行土體熱物性與電性參數(shù)測量的科學(xué)研究與生產(chǎn)實踐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是為了避免二次測量對土體產(chǎn)生的影響而提供的一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭。
[0005]本實用新型提供的導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭包括有第一探針、第二探針、第三探針、第四探針、第五探針和第六探針，其中第一探針、第二探針、第三探針和第四探針等距成直線排列，第五探針和第六探針對稱設(shè)置在第二探針的兩側(cè)。
[0006]第一探針、第三探針、第五探針和第六探針內(nèi)置溫度傳感器。
[0007]第一探針外殼連接供電極A/C1，第二探針內(nèi)置加熱裝置，第二探針外殼連接測量電極M/P1，第三探針外殼連接測量電極N/P2，第四探針連接供電極B/C2。
[0008]第四探針采用內(nèi)部為空心的碳纖維桿，在碳纖維桿外部設(shè)置有第一金屬箍、第二金屬箍、第三金屬箍和第四金屬箍;第一金屬箍、第二金屬箍、第三金屬箍和第四金屬箍作為四個電極測量介質(zhì)縱向的電阻率，其中第一金屬箍為供電電極A，第二金屬箍為測量電極M，第三金屬箍為測量電極N，第四金屬箍為供電電極B。
[0009]本實用新型的使用原理:
[0010]1、測量導(dǎo)熱系數(shù)時通過第二探針內(nèi)置的加熱裝置以固定時間供電，同時利用專業(yè)的數(shù)據(jù)記錄儀記錄第一探針、第三探針、第五探針和第六探針內(nèi)的溫度傳感器記錄的溫度數(shù)據(jù)，進一步計算土體的導(dǎo)熱系數(shù)。測量土體橫向電阻率時利用專用設(shè)備通過第一探針和第四探針上的電極供電，測量第二探針和第三探針上電極間的電位差以及供電電流，從而實現(xiàn)土體橫向電阻率測試。測量土體縱向電阻率時利用設(shè)備通過第四探針上的第一金屬箍和第四金屬箍供電，測量第二金屬箍和第三金屬箍間的電位差以及供電電流，從而實現(xiàn)土體縱向電阻率的測試。第一探針、第二探針、第三探針、第五探針和第六探針直徑0.1厘米，長為2.8厘米。相鄰探針間距為0.5厘米。第四探針直徑0.1厘米，長為4.9厘米。第一金屬箍、第二金屬箍、第三金屬箍和第四金屬箍的寬度為0.1厘米，間距0.5厘米。
[0011]2、導(dǎo)熱系數(shù)測量:第二探針包括由合金電阻做成的線電源加熱器，第一探針、第三探針、第五探針和第六探針內(nèi)置熱敏電阻傳感器;第二探針收到指令后，利用線電源加熱器發(fā)出8s的熱脈沖對土體進行加熱，第一探針、第四探針、第五探針和第六探針測量土體介質(zhì)的溫度，處理得出最大平均溫差A(yù) Tm，根據(jù)加熱到最大溫差所需時間和最大溫差得出土體單位比熱容及導(dǎo)熱系數(shù)；
[0012]3、電阻率測量:在測量土體橫向電阻率時，通過第一探針和第三探針外殼向土體內(nèi)供電，測量供電電流，同時第二探針和第三探針測量穩(wěn)定直流電場的電位差，利用對稱四極裝置形式計算電阻率值。在測量土體縱向電阻率時，第四探針上的第一金屬箍和第四金屬箍作為供電電極向土體供電，測量供電電流，同時第二金屬箍和第三金屬箍測量直流電場的電位差，計算電阻率值。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]本實用新型提供的導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，通過四個溫度傳感器測量的數(shù)據(jù)進行導(dǎo)熱系數(shù)測試數(shù)據(jù)更可靠，精度更高，并且能夠同時測量土體的橫向和縱向電阻率參數(shù)，有效避免了二次測量引入的誤差，適于廣泛推廣。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]1、第一探針2、第二探針3、第三探針4、第四探針5、第五探針
[0018]6、第六探針7、第一金屬箍8、第二金屬箍9、第三金屬箍
[0019]10、第四金屬箍。
【具體實施方式】
[0020]請參閱圖1和圖2所示:
[0021]本實用新型提供的導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭包括有第一探針1、第二探針
2、第三探針3、第四探針4、第五探針5和第六探針6，其中第一探針1、第二探針2、第三探針3和第四探針4等距成直線排列，第五探針5和第六探針6對稱設(shè)置在第二探針2的兩側(cè)。
[0022 ] 第一探針1、第三探針3、第五探針5和第六探針6內(nèi)置溫度傳感器。
[0023]第一探針1外殼連接供電極A/C1，第二探針2內(nèi)置加熱裝置，第二探針2外殼連接測量電極M/P1，第三探針3外殼連接測量電極N/P2，第四探針4連接供電極B/C2。
[0024]第四探針4采用內(nèi)部為空心的碳纖維桿，在碳纖維桿外部設(shè)置有第一金屬箍7、第二金屬箍8、第三金屬箍9和第四金屬箍10;第一金屬箍7、第二金屬箍8、第三金屬箍9和第四金屬箍10作為四個電極測量介質(zhì)縱向的電阻率，其中第一金屬箍7為供電電極A，第二金屬箍8為測量電極M，第三金屬箍9為測量電極N，第四金屬箍10為供電電極B。
[0025]本實用新型的使用原理:
[0026]1、測量導(dǎo)熱系數(shù)時通過第二探針2內(nèi)置的加熱裝置以固定時間供電，同時利用專業(yè)的數(shù)據(jù)記錄儀記錄第一探針1、第三探針3、第五探針5和第六探針6內(nèi)的溫度傳感器記錄的溫度數(shù)據(jù)，進一步計算土體的導(dǎo)熱系數(shù)。測量土體橫向電阻率時利用專用設(shè)備通過第一探針1和第四探針4上的電極供電，測量第二探針2和第三探針3上電極間的電位差以及供電電流，從而實現(xiàn)土體橫向電阻率測試。測量土體縱向電阻率時利用設(shè)備通過第四探針4上的第一金屬箍7和第四金屬箍10供電，測量第二金屬箍8和第三金屬箍9間的電位差以及供電電流，從而實現(xiàn)土體縱向電阻率的測試。第一探針1、第二探針2、第三探針3、第五探針5和第六探針6直徑0.1厘米，長為2.8厘米。相鄰探針間距為0.5厘米。第四探針4直徑0.1厘米，長為4.9厘米。第一金屬箍7、第二金屬箍8、第三金屬箍9和第四金屬箍10的寬度為0.1厘米，間距0.5厘米。
[0027]2、導(dǎo)熱系數(shù)測量:第二探針2包括由合金電阻做成的線電源加熱器，第一探針1、第三探針3、第五探針5和第六探針6內(nèi)置熱敏電阻傳感器;第二探針2收到指令后，利用線電源加熱器發(fā)出8s的熱脈沖對土體進行加熱，第一探針1、第四探針4、第五探針5和第六探針6測量土體介質(zhì)的溫度，處理得出最大平均溫差△!?，根據(jù)加熱到最大溫差所需時間和最大溫差得出土體單位比熱容及導(dǎo)熱系數(shù)；
[0028]3、電阻率測量:在測量土體橫向電阻率時，通過第一探針1和第三探針3外殼向土體內(nèi)供電，測量供電電流，同時第二探針2和第三探針3測量穩(wěn)定直流電場的電位差，利用對稱四極裝置形式計算電阻率值。在測量土體縱向電阻率時，第四探針4上的第一金屬箍7和第四金屬箍10作為供電電極向土體供電，測量供電電流，同時第二金屬箍8和第三金屬箍9測量直流電場的電位差，計算電阻率值。
【主權(quán)項】
1.一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭，其特征在于:包括有第一探針、第二探針、第三探針、第四探針、第五探針和第六探針，其中第一探針、第二探針、第三探針和第四探針等距成直線排列，第五探針和第六探針對稱設(shè)置在第二探針的兩側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭，其特征在于:所述的第一探針、第三探針、第五探針和第六探針內(nèi)置溫度傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭，其特征在于:所述的第一探針外殼連接供電極A/C1，第二探針內(nèi)置加熱裝置，第二探針外殼連接測量電極M/P1，第三探針外殼連接測量電極N/P2，第四探針連接供電極B/C2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭，其特征在于:所述的第四探針采用內(nèi)部為空心的碳纖維桿，在碳纖維桿外部設(shè)置有第一金屬箍、第二金屬箍、第三金屬箍和第四金屬箍;第一金屬箍、第二金屬箍、第三金屬箍和第四金屬箍作為四個電極測量介質(zhì)縱向的電阻率，其中第一金屬箍為供電電極A，第二金屬箍為測量電極M，第三金屬箍為測量電極N，第四金屬箍為供電電極B。
【專利摘要】本實用新型公開了一種導(dǎo)熱系數(shù)與電阻率聯(lián)合測量探頭，包括有第一探針、第二探針、第三探針、第四探針、第五探針和第六探針，其中第一探針、第二探針、第三探針和第四探針等距成直線排列，第五探針和第六探針對稱設(shè)置在第二探針的兩側(cè)。第一探針、第三探針、第五探針和第六探針內(nèi)置溫度傳感器。第一探針外殼連接供電極A/C1，第二探針內(nèi)置加熱裝置，第二探針外殼連接測量電極M/P1，第三探針外殼連接測量電極N/P2，第四探針連接供電極B/C2。有益效果：能夠同時測量土體的橫向和縱向電阻率參數(shù)，有效避免了二次測量引入的誤差，適于廣泛推廣。
【IPC分類】G01N25/20, G01R27/08
【公開號】CN205139062
【申請?zhí)枴緾N201520910216
【發(fā)明人】杜立志, 張曉培, 呂守航, 張博, 李志偉, 魯鋆, 張少坤, 張汝凱
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月16日