[发明专利]一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法，属于土壤热阻测量技术领域，一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置，包括金属检测头、温度检测器和加热电源，本发明通过在金属检测头上均匀设置双囊补水器，土壤检测过程中，在对土壤进行加热的同时，热量同时也会将双囊补水器内的水分加热蒸发，蒸发的水分同样向远离热源的方向迁移，从而进入土壤中，对热源附近逐渐干燥的土壤进行水分补充，进而降低土壤含水率变化量，提高土壤热阻以及导热系数的检测准确率，并且，通过综合土壤水分补充与否的检测值，可以检测出水分迁移对土壤热阻的影响结果，同时，通过数据对比可以计算出更为准确的检测数据。

技术领域

本发明涉及土壤热阻测量技术领域，更具体地说，涉及一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法。

背景技术

热阻，是导热材料对热流传导的阻碍能力，导热系数反映的是物质在单位体积下的导热能力。实际上它反映了物质导热的固有能力。这种能力是由物质的原子或分子结构决定的。它是评价物质之间导热能力的参数。导热材料的热阻系数越大，则其对热传导的阻碍能力越强。

热阻baiθ＝L/(λS)——电线(2)式中：λ是导热系数，duzhiL是材料厚度或长度，S是传热面积。物体dao对热流传导的zhuan阻碍能力，与传导路径长度成正比，与通过的截面积成反比，与材料的导热系数成反比。土壤的热阻系数是土壤的基本参数之一，对于直埋电缆线路，其载流能力直接取决于这两个参数，同时对于电缆线路的散热环境改善，也需要精确的确定这两个参数。

目前测量土壤热阻系数的方法有三类：一、取样后，根据土壤成分构成，再通过手册来查取相关土壤的热阻系数，但由于土壤热阻系数不仅受土壤成分的影响，还有土壤含水率等因素的影响，即使成成分相同的土壤，含水率不同，热阻系数也相差很大；二、通过取样，将采集到的样品在试验室内部通过仪器进行测定，这种方法也存在有不能够完全体现出现场土壤原始条件的缺点，不能正确的反映出现场的土壤密实程度、含水率等；三、是现场测量土壤的热阻系数，这种方法能够保留真实的土壤状况，只有在现场进行实时测量，才能满足各种设计、施工以及管理过程对土壤温度、导热系数实时、准确测量的要求。在实际的电缆线路设计、施工与管理过程中，都需要准确的测定电缆线路周围环境土壤的热阻系数以及参数。

但在现场测量土壤热阻时，水汽的迁移现象及土壤热量逸散问题也会影响测量的准确率，由于对突然的加热过程，会导致水汽由热源向外迁移，从而引起加热源附近地方的土壤变干，土壤含水率变化，测量的结果为含水率降低后的土壤热阻，从而使得测量的热阻值与土壤实际的热阻值存在较大误差。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种饱和软土界面接触热阻及导热系数测量装置及方法，它通过在金属检测头上均匀设置双囊补水器，土壤检测过程中，在对土壤进行加热的同时，热量同时也会将双囊补水器内的水分加热蒸发，蒸发的水分同样向远离热源的方向迁移，从而进入土壤中，对热源附近逐渐干燥的土壤进行水分补充，进而降低土壤含水率变化量，提高土壤热阻以及导热系数的检测准确率，并且，通过综合土壤水分补充与否的检测值，可以检测出水分迁移对土壤热阻的影响结果，同时，通过数据对比可以计算出更为准确的检测数据。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。