[实用新型]一种导热系数与电阻率联合测量探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种联合测量探头，特别涉及一种导热系数与电阻率联合 测量探头。

背景技术

目前，随着我们经济建设的发展，城市空间日益减少，因此对地质工程研 究有较大的需求，在许多地下工程的开发过程中，测试和应用土壤热，水和溶 质运移模型的实验室和野外现场实验中都需要高质量的土壤物理数据。因此， 获得这些数据对工程建设及地下能源的开发利用具有重大意义，其中土体导热 系数、含水率、土体电导率等对工程有较大的影响，目前的设施及方法满足不 了现阶段的需求，存在较大的缺陷与不足。

随着电子，数据记录，计算和数值方法方面的进步，测量土壤性质的仪器 也正在得到逐步的改进。此类创新有TDR技术，电容探针，热耗散传感器，线 电源探针及其他创新。后来小型探针类设备得到了人们的广泛认可，在1991年 发现了运用探针测量土体导热系数和含水率的方法，最近已经发展出两用探针 类设备，虽然这些新的革新在测量土壤含水率方面就实用性和可靠性而言已经 较为成熟。但是，为了避免二次测量对土体产生的影响，采用同一装置同时测 量导热系数与电阻率两个物理参数，发明了该多功能探头，以便于进行土体热 物性与电性参数测量的科学研究与生产实践。

发明内容

本实用新型的目的是为了避免二次测量对土体产生的影响而提供的一种导 热系数与电阻率联合测量探头。

本实用新型提供的导热系数与电阻率联合测量探头包括有第一探针、第二 探针、第三探针、第四探针、第五探针和第六探针，其中第一探针、第二探针、 第三探针和第四探针等距成直线排列，第五探针和第六探针对称设置在第二探 针的两侧。

第一探针、第三探针、第五探针和第六探针内置温度传感器。

第一探针外壳连接供电极A/C1，第二探针内置加热装置，第二探针外壳连 接测量电极M/P1，第三探针外壳连接测量电极N/P2，第四探针连接供电极B/C2。

第四探针采用内部为空心的碳纤维杆，在碳纤维杆外部设置有第一金属箍、 第二金属箍、第三金属箍和第四金属箍；第一金属箍、第二金属箍、第三金属 箍和第四金属箍作为四个电极测量介质纵向的电阻率，其中第一金属箍为供电 电极A，第二金属箍为测量电极M，第三金属箍为测量电极N，第四金属箍为供 电电极B。

本实用新型的使用原理：

1、测量导热系数时通过第二探针内置的加热装置以固定时间供电，同时利 用专业的数据记录仪记录第一探针、第三探针、第五探针和第六探针内的温度 传感器记录的温度数据，进一步计算土体的导热系数。测量土体横向电阻率时 利用专用设备通过第一探针和第四探针上的电极供电，测量第二探针和第三探 针上电极间的电位差以及供电电流，从而实现土体横向电阻率测试。测量土体 纵向电阻率时利用设备通过第四探针上的第一金属箍和第四金属箍供电，测量 第二金属箍和第三金属箍间的电位差以及供电电流，从而实现土体纵向电阻率 的测试。第一探针、第二探针、第三探针、第五探针和第六探针直径0.1厘米， 长为2.8厘米。相邻探针间距为0.5厘米。第四探针直径0.1厘米，长为4.9 厘米。第一金属箍、第二金属箍、第三金属箍和第四金属箍的宽度为0.1厘米， 间距0.5厘米。

2、导热系数测量：第二探针包括由合金电阻做成的线电源加热器，第一探 针、第三探针、第五探针和第六探针内置热敏电阻传感器；第二探针收到指令 后，利用线电源加热器发出8s的热脉冲对土体进行加热，第一探针、第四探针、 第五探针和第六探针测量土体介质的温度，处理得出最大平均温差ΔT_m，根据加 热到最大温差所需时间和最大温差得出土体单位比热容及导热系数；

3、电阻率测量：在测量土体横向电阻率时，通过第一探针和第三探针外壳 向土体内供电，测量供电电流，同时第二探针和第三探针测量稳定直流电场的 电位差，利用对称四极装置形式计算电阻率值。在测量土体纵向电阻率时，第 四探针上的第一金属箍和第四金属箍作为供电电极向土体供电，测量供电电流， 同时第二金属箍和第三金属箍测量直流电场的电位差，计算电阻率值。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的导热系数与电阻率联合测量探头结构简单、操作方便， 通过四个温度传感器测量的数据进行导热系数测试数据更可靠，精度更高，并 且能够同时测量土体的横向和纵向电阻率参数，有效避免了二次测量引入的误 差，适于广泛推广。