Устройство для определения теплофизических характеристик почв в полевых условиях Советский патент 1987 года по МПК G01N25/18 

10

11352331

Изобретение относится к определению теплофизических характеристик почв в полевых условиях (теплопроводность, температуропроводность и теп- . лоемкость).

Цель изобретения - повьшение точности и уменьшение термической инерционности устройства.

На фйг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - датчик температуры с нагревателем постоянной мопщос- ти; на фиг.З - термограмма предлагаемого устройства; на фиг,/ - термограмма прототипа.

Устройство для определения тепло- физических характеристик почв в полевых условиях состоит (см. фиг,1). из датчика i температуры, выводы 2 которого соединены с цифровым омметром 3, нагревателя постоянной мощности, выводы 4 которого соединены с тумблером 5, аккумулятором 6, амперметром 7 и вольтметром 8. Датчик 1 температуры (см, фиг.2} изготовлен из высокоомного кремния в виде трубки 9, внутри которой помещен на:греватель постоянной мощности, состоящий из керамического капилляра 10, на поверхности которого бифилярно намотан кон- стантанойый нагреватель 11. Трубка 9 покрыта тонким изолирующим слоем диэлектрика, заполнена теплообменным газом и прикреплена к эбонитовой головке 12.

Для определения теплофизических характеристик датчик 1 температуры вводится в почву и выдерживается около одной минуты, чтобы принять темпе. Х

с

,, и t

4 t-l(t,-t, )

хК,

температуры при временах

€.

г 1 - длина зонда;

15 К,, К, - постоянные величины, определяемые размерами датчика температуры, определяемые из соотношений

20

(F)

Кг

,0-3

5 R

- г,

25

где

г - R X 30

внутренний радиус; внешний радиус датчика температуры;

постоянная величина, определяемая в зависимости от температур t) , tj из формулы In 2

ехр

T7T5ti t7

- 1

35

Для построения термограммы по истечении 10 с (t после включения константанового нагревателя 11 через каждые 3 с записываются показания ратуру почвы, затем тумблером 5 вклю- до цифрового омметра 3. чается константановый нагреватель 11 В качества примера конкретного и цифровым омметром 3 (заранее гра- .выполнения было изготовлено устрой-

дуированным по температуре) измеряется сопротивление датчика 1 температуры в два момента времени рнз

Г. и

г (че- где

10 и 60 с) после нагрева,

стационарного температурного хода; С, - окончание стационар 0 - начало

и t.

наного температурного хода; ходятся экспериментально.

Мощность константанового нагревателя 11 вычисляется по показанию амперметра 7 и вольтметра 8 по формуле W UI. Затем полученные экспериментальные значения , t i г и W подставляют в формулы и вычисля- . ют теплопроводность (.), температуро проводность (а) и объемная теплоемкость ,(с) из следующих соотношений:

. Х

10

с

4 t-l(t,-t, )

хК,

,, и t

температуры при временах

€.

г 1 - длина зонда;

К,, К, - постоянные величины, определяемые размерами датчика температуры, определяемые из соотношений

20

(F)

Кг

,0-3

5 R

- г,

где

г - R X

внутренний радиус; внешний радиус датчика температуры;

постоянная величина, определяемая в зависимости от температур t) , tj из формулы In 2

ехр

T7T5ti t7

- 1

ство для определения теплофизических характеристик почв в полевых условиях, содержащее датчик температуры, выполненный из высокоомного кремния в виде трубки длиной 50 мм, с внешним диаметром 4 мм, с внутренним диаметром 2,5 мм, внутри помещен керамичес- кий капилляр с внешним диаметром 2 мм, через который выводится нижний вьшод датчика температуры к его головке.На поверхность керамического капилляра бифилярно намотана константановая проволока диаметром 0,05 мм. Датчик заполнен теплообменным газом (в нашем случае гелием), покрыт тонким изолирующим слоем и прикреплен к эбонитовой головке. Выводы константанового нагревателя также выводятся на эбонитовую головку датчика.

Выводы датчика температуры соединены с цифровым омметром, в качестве которого использован универсальный 1дафровой вольтметр В7-35, а выводы нагревателя постоянной мощности через тумблер соединены с аккумулятором, миллиамперметром M42I01(0-100 мА) и ю вольтметром М42100(0-30 В).

Формула изобретения

Устройство для определения тепло- 15 физических характеристик почв в поле- вател ь постоянной мо.щности.

вых условиях, содержащее дат пературы, нагреватель постоя ности, последовательно соеди с ним тумблер, аккумулятор и метр, и параллельно - вольтм личающееся тем, чт лью повьшения точности и уме термической инерционности, в введен цифровой омметр, подк к выводам датчика температур ненного в виде герметичной т заостренным концом из высоко кремния, заполненной теплооб газом, внутри которой размещ

Т.Н

9 Л7//

3015

V

фи5.2

О Ш го 30 40 50 60 70 т сен

фиг.

вател ь постоянной мо.щности.

вых условиях, содержащее датчик температуры, нагреватель постоянной мощности, последовательно соединенные с ним тумблер, аккумулятор и амперметр, и параллельно - вольтметр, о т- личающееся тем, что, с целью повьшения точности и уменьшения термической инерционности, в него введен цифровой омметр, подключенный к выводам датчика температуры, выполненного в виде герметичной трубки с заостренным концом из высокоомного кремния, заполненной теплообменным газом, внутри которой размещен нагре298,5 296,0

т. 5

297.0 296,5

296,0 29S,S 295

О 20 40 дО ВО 70О ПО 140 760 180 Г сен

фиг. 4

Редактор А.Долинич

Составитель Л.Балянина

Техред М.Морг.ентал Корректор С.Шекмар

Заказ 5558/41Тираж 776Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области определения теплофизических характеристик почв в полевых условиях. Цель изобретения - повышение точности и уменьшение термической инерционности устр-ва. Датчик 1 температуры изготовлен в виде трубки, внутри которой помещен нагреватель постоянной мощности . Для определения теплофизичес ких характеристик датчик 1 температуры вводится в почву и выдерживается около минуты, затем тумблером 5 включается нагреватель и цифровым омметром 3 измеряется сопротивление датчика 1 температуры в два момента времени после нагрева. Мощность нагревателя вычисляется по показанию амперметра 7 и вольтметра 8 по приведенной формуле. Затем определяется теплопроводность, температуропроводность и объемная теплоемкость из приведенных соотношений, 4 ил. ё (/)