Устройство для определения теплофизических характеристик почв в полевых условиях

 

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 (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (П) (51)4 r, 01 И 25 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4078682/24-10 (22) 10,06.86 (46) 15.11,87. Бюл. У 42 (71) Научно-производственное объединение космических исследований при

АН АЗССР. (72) А,N.Мехтиев, К.К,Мамедов, М.А.Абдуллаев, А,П.Магеррамов и N.Ã.Ìàãñóäîâ (53) 536.21(088.8) (56) Мерзлотные явления в грунтах.

Сб. ст.,пер. с англ. Б,Н,Достовалова под ред, А.M.Öóêåðìàíà. M.: Иностранная литература, 1955, с, 81.

Панфилов В,П, и др. Теплофизические свойства и режимы черноземов Приобья, Новосибирск, Наука, 1981, с,2425. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЧВ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к области определения теплофизических характеристик почв в полевых условиях. Цель изобретения — повышение точности и уменьшение термической инерционности устр-ва ° Датчик 1 температуры изготов лен в ниде трубки, внутри которой помещен нагреватель постоянной мощности. Для определения теплофизических 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 IIo приведенной формуле, Затем определяется теплопроводность1 температуропроводность и объемная теплоемкость из приведенных соотношений. 4 ил.

ia

1 и

4 т l(t -t,) хК, ,ехр(%К ) "г

W 1n - ——

r, 7т, ехр(4 К, ) Э хК (4 1(С -С, ) С иС

1—

15К,,К /1 1 к = 1 — +

К = 10 — ; 8 = R — r, Ci

Для построения термограммы по истечении 10 с (7, ) после включения константанового нагревателя 11 через каждые 5 с записываются показания цифрового омметра 3.

В качества примера конкретного выполнения было изготовлено устройство для определения теплофиэических 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 керамический капилляр с внешним диаметром 2 мм, через который выводится нижний вывод 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 А1 0 и прикреплен к эбонитовой головке, Выводы константано1 1352331

Изобретение относится к определению теплофиэических характеристик почв в полевых условиях (теплопроводность, температуропроводность и теп5 лоемкость).

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение термической инерционности устройства. с

На фиг.l представлена схема устройства; на фиг.2 — датчик температуры с нагревателем постоянной мощности; на фиг.3 — термограмма предлагаемого устройства; на фиг.4 — термограмма прототипа.

Устройство для определения теплофизических характеристик почв в полевых условиях состоит (см, фиг.1) из датчика 1 температуры, выводы 2 которого соединены с цифровым оммет- 2р ром 3, нагревателя постоянной мощности, выводы 4 которого соединены с тумблером 5, аккумулятором 6, амперметром 7 и вольтметром 8. Датчик 1 температуры (см. фиг ° 2 ) из готовлен из 25 где высокоомного кремния в виде трубки 9, внутри которой помещен нагреватель постоянной мощности, состоящий из керамического капилляра 10, на поверхности которого бифилярно намотан кон- 30 стантанойый нагреватель 11. Трубка 9 покрыта тонким изолирующим слоем диэлектрика, заполнена теплообменным газом и прикреплена к эбонитовой головке 12, Дпя определения теплофизических характеристик датчик 1 температуры вводится в почву и выдерживается около одной минуты, чтобы принять температуру почвы, затем тумблером 5 вклю- 4р чается константановый нагреватель 11 и цифровым омметром 3 (заранее градуированным по температуре) измеряет- ся сопротивление датчика 1 температуры в два момента времени Г и о (че2 45 рез 10 и 60 с) после нагрева, где

, — начало стационарного температурного хода; c, — окончание стационарного температурного хода; Г, и находятся экспериментально, Мощность константанового нагревателя 11 вычисляется по показанию амперметра 7 и вольтметра 8 по формуле W = UI. Затем полученные экспериментальные значения с,, о,, С,, С и W подставляют в формулы и вычисля-. ют теплопроводность (), температуро-» проводность (а) н объемная теплоемкость (с) из следующих соотношений: температуры при временах ,НС, ъ длина зонда; постоянные величины, определяемые размерами датчика температуры, определяемые иэ соотношений

r - внутренний радиус;

R — - внешний радиус датчика температуры;

Х вЂ” постоянная величина, определяемая в зависимости от температур t<, t из формулы

1п 2

Х= ехр —---1,16С

С

М15 фиа2

380, 8 и о zo зо ее ж

Фие. 3

С 6Н

3 1352331 вого нагревателя также выводятся на вых условиях, содержащее датчик темэбонитовую головку датчика. пературы, нагреватель постоянной мощВыводы датчика температуры соеди- ности, последовательно соединенные иены с цифровым омметром, в качестве с ним тумблер, аккумулятор и ампер.5 которого использован универсальный метр, и параллельно — вольтметр, о тцифровой вольтметр В7-35, а выводы личающееся тем, что, сценагревателя постоянной мощности через лью повышения точности и уменьшения тумблер соединены с аккумулятором, термической инерционности, в него миллиамперметром М42101(0-100 мА) и 1р введен цифровой омметр, подключенный вольтметром М42100(0-30 В). к выводам датчика температуры, выполненного в виде герметичной трубки с

Ф о р м у л а и з а б р е т е н и я заостренным концом из высокоомного кремния, заполненной теплообменным

Устройство для определения тепло- 1 газом, внутри которой размещен нагреI физических характеристик почв в поле- ватель постоянной мощности.

1352331

ГУЮ О

РУ70

7У4 0

1РО 12Р 140 1бО 1Ю 2 сек

4Ье 4

Составитель Л.Балянина

Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор А.Долинич

Заказ 5558/41 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ 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