法更與真實(shí)接近，測(cè)得的數(shù)據(jù)更合理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，其特征在于： 包括：熱源、地表溫度傳感器（5)、大氣溫度傳感器（6)、第一溫度傳感器（7)、第二溫 度傳感器（8)、加熱套管表面溫度傳感器（9)、加熱套管內(nèi)壁溫度傳感器（10)、信號(hào)處理器 (11)和溫度控制器（12)，其中， 所述熱源包括：加熱棒（1)、加熱套管（2)、增強(qiáng)填充劑（3)和錐形鉆頭（4)，其中，加熱 棒（1)位于加熱套管（2)的內(nèi)部，增強(qiáng)填充劑（3)位于加熱套管（2)內(nèi)部除加熱棒（1)以 外的空間中，錐形鉆頭（4)設(shè)置在加熱套管（2)的下端； 所述溫度控制器（12)，與熱源的加熱棒（1)相連； 地表溫度傳感器（5)的溫度感應(yīng)探頭位于地表；大氣溫度傳感器（6)的溫度感應(yīng)探頭 位于空氣中；第一溫度傳感器（7)和第二溫度傳感器（8)的溫度感應(yīng)探頭位于被測(cè)材料中； 加熱套管表面溫度傳感器（9)的溫度感應(yīng)探頭緊貼于加熱套管（2)的外壁；加熱套管內(nèi)壁 溫度傳感器（10)與溫度控制器（12)連接，其溫度感應(yīng)探頭固定于加熱套管（2)的內(nèi)壁； 所述信號(hào)處理器（11)與地表溫度傳感器（5)、大氣溫度傳感器（6)、第一溫度傳感器 (7)、第二溫度傳感器（8)、加熱套管表面溫度傳感器（9)和加熱套管內(nèi)壁溫度傳感器（10) 相連，所述信號(hào)處理器（11)包括數(shù)據(jù)采集模塊（14)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理模塊（15)、人機(jī)交互 模塊（16)、電源模塊（17)以及輔助裝置（18)，數(shù)據(jù)采集模塊（14)、人機(jī)交互模塊（16)、電 源模塊（17)以及輔助裝置（18)通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理模塊（15)彼此互相連接。2. 如權(quán)利要求1所述的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，其特征在于： 所述加熱套管（2)外徑D與加熱套管（2)的長(zhǎng)度H之比小于0. 1。3. 如權(quán)利要求1所述的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，其特征在于： 所述增強(qiáng)填充劑（3)為導(dǎo)熱樹脂。4. 如權(quán)利要求1所述的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，其特征在于： 所述加熱棒（1)的溫度高于環(huán)境溫度20°C-30°C。5. 如權(quán)利要求1所述的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，其特征在于： 所述信號(hào)處理器（11)還具有外部通信接口，與上位機(jī)（13)連接。6. 如權(quán)利要求1所述的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，其特征在于： 所述數(shù)據(jù)采集模塊（14)包括抗混疊濾波模塊（19)、多路切換開關(guān)（20)、A/D轉(zhuǎn)換模塊 (21)和電壓采集模塊（22)，其中，抗混疊濾波模塊（19)依次連接多路切換開關(guān)（20)和A/ D轉(zhuǎn)換模塊（21)，電壓采集模塊（22)連接A/D轉(zhuǎn)換模塊（21); 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理模塊（15)包括MCU核心控制器（23)、FLASH存儲(chǔ)模塊（24)和晶 振及復(fù)位電路（25)，MCU核心控制器（23)分別與FLASH存儲(chǔ)模塊（24)和晶振及復(fù)位電路 (25)連接； 人機(jī)交互模塊（16)包括液晶顯示模塊（26)和鍵盤接口模塊（27)，兩者分別與數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)與處理模塊（15)的MCU核心控制器（23)連接； 電源模塊（17)包括5V電源轉(zhuǎn)換模塊（28); 輔助裝置（18)包括內(nèi)部溫度傳感器（29)、時(shí)鐘模塊（30)和串口通信模塊（31)，三者 分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理模塊（15)的MCU核心控制器（23)。7. -種采用如權(quán)利要求1-6之一所述的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量方法，其特征 在于： 包括如下步驟： a、 測(cè)量?jī)x的布置：將包括加熱棒（1)、加熱套管（2)、增強(qiáng)填充劑（3)和錐形鉆頭（4)的 熱源和溫度感應(yīng)探頭位于加熱套管（2)內(nèi)壁的加熱套管內(nèi)壁溫度傳感器（10) -起插入被 測(cè)材料中，地表溫度傳感器（5)的溫度感應(yīng)探頭放置于地表，大氣溫度傳感器（6)的溫度感 應(yīng)探頭放置于空氣中，第一溫度傳感器（7)和第二溫度傳感器（8)的溫度感應(yīng)探頭放置于 被測(cè)材料中，加熱套管表面溫度傳感器（9)的溫度感應(yīng)探頭緊貼于加熱套管（2)的外壁，并 將加熱棒（1)以及各個(gè)溫度傳感器連接至信號(hào)處理器（11); b、 讀取配置：?jiǎn)?dòng)測(cè)量?jī)x，MCU核心控制器（23)讀取配置數(shù)據(jù)； c、 參數(shù)設(shè)置：設(shè)置溫度控制器（12)的溫度、測(cè)試時(shí)間、加熱棒的電阻值和地表溫度傳 感器（5)、大氣溫度傳感器（6)、第一溫度傳感器（7)、第二溫度傳感器（8)、加熱套管表面溫 度傳感器（9)和加熱套管內(nèi)壁溫度傳感器（10)的位置參數(shù)，對(duì)地表溫度傳感器（5)、大氣溫 度傳感器（6)、第一溫度傳感器（7)、第二溫度傳感器（8)、加熱套管表面溫度傳感器（9)和 加熱套管內(nèi)壁溫度傳感器（10)調(diào)零，開啟溫度控制器（12)，溫度控制器（12)通過加熱套管 內(nèi)壁溫度傳感器（10)感應(yīng)加熱套管（2)的溫度，并對(duì)加熱棒（1)加熱； d、 數(shù)據(jù)采集：地表溫度傳感器（5)、大氣溫度傳感器（6)、第一溫度傳感器（7)、第二溫 度傳感器（8)、加熱套管表面溫度傳感器（9)和加熱套管內(nèi)壁溫度傳感器（10)的溫度信息 為每秒采集一次，每分鐘計(jì)算一次平均值，存儲(chǔ)在FLASH存儲(chǔ)模塊（24)中； e、 熱導(dǎo)率計(jì)算：變化第一溫度傳感器（7)的位置得到第一溫度傳感器（7)的溫度 T(xl，yl)，變化第二溫度傳感器（8)位置得到第二溫度傳感器（8)的溫度T(x2，y2)， 信號(hào)處理器（11)獲得第一溫度傳感器（7)的溫度和第二溫度傳感器（8)的溫度，信號(hào) 處理器（11)計(jì)算被測(cè)材料熱導(dǎo)率，并將熱導(dǎo)率結(jié)果輸出，其中， 熱導(dǎo)率的計(jì)算方法如下：其中，A為熱導(dǎo)率，q為熱功率，H為加熱棒（1)的長(zhǎng)度，T(xl，yl)為第一溫度傳感 器（7)在（xl，yl)處的溫度，T(x2，y2)為第二溫度傳感器（8)在（x2，y2)處的溫度，xl、 x2分別為第一溫度傳感器（7)和第二溫度傳感器（8)的測(cè)量點(diǎn)距加熱棒（1)中心軸的距 離，yl、y2分別為第一溫度傳感器（7)和第二溫度傳感器（8)的測(cè)量點(diǎn)距地面的距離，測(cè)量 點(diǎn)坐標(biāo)滿足如下關(guān)系：xl辛x2且xl〈x2,xl彡ro,x2>?并按照測(cè)試數(shù)據(jù)調(diào)整能夠滿足： T(xl，yl)-T(x2，y2)彡5°C，其中，D為加熱套管（2)的外徑。8. 如權(quán)利要求7所述的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量方法，其特征在于： 在步驟a中，對(duì)所測(cè)量地表進(jìn)行遮陰防風(fēng)。9. 如權(quán)利要求7所述的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量方法，其特征在于： 在步驟e中，熱導(dǎo)率的計(jì)算默認(rèn)采用30分鐘的滑動(dòng)濾波方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的平滑與計(jì)算， 在測(cè)試30分鐘以內(nèi)時(shí)，無熱導(dǎo)率信息輸出，測(cè)試時(shí)間大于30分鐘，則開始輸出熱導(dǎo)率信息， 直至測(cè)試時(shí)間結(jié)束或者測(cè)量結(jié)果達(dá)到收斂條件，其中， 所述收斂條件為5分鐘內(nèi)輸出熱導(dǎo)率波動(dòng)范圍小于或等于3%。10.如權(quán)利要求7所述的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量方法，其特征在于： 在步驟a之后，步驟b之前，還包括如下步驟：在上位機(jī)（13)設(shè)置端口通信速率后，啟 動(dòng)上位機(jī)（13)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x和測(cè)量方法，尤其涉及一種散狀材料熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x和測(cè)量方法。該測(cè)量?jī)x包括熱源、多個(gè)溫度傳感器、溫度控制器(12)和信號(hào)處理器(11)。所述溫度控制器(12)，與熱源的加熱棒(1)相連；所述信號(hào)處理器(11)與多個(gè)溫度傳感器相連，還與熱源的加熱棒(1)相連。該測(cè)量方法包括如下步驟：測(cè)量?jī)x的布置→讀取配置→參數(shù)設(shè)置→數(shù)據(jù)采集→熱導(dǎo)率計(jì)算。本發(fā)明的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x和測(cè)量方法，可在現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量被測(cè)媒質(zhì)的熱導(dǎo)率，減少了人為干擾對(duì)測(cè)試過程帶來的各種影響，從而避免了因采樣而改變環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié)果所帶來的不利影響，大大提高了被測(cè)媒質(zhì)熱導(dǎo)率的測(cè)量精度。
【IPC分類】G01N25/20
【公開號(hào)】CN105223232
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510717362
【發(fā)明人】袁小艷, 高明, 桂心哲, 趙淑梅, 王建平, 李桂朋
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日