热探针方法测量土壤水热特性的改进研究

发布时间：2021-11-22 05:46

　　土壤具有时空变异性,对土壤不同理化性质的同步监测非常重要。土壤水热特性对农业、气候等具有重要意义。提高土壤热特性与含水量测量的准确性,可以为其他物理参数和物理过程的研究提供保障。热探针方法在土壤水热监测上应用非常广泛,但目前仍有很多因素限制着其测量的准确性,因此,本研究对热探针方法展开研究,以提高其测量土壤水热的准确性。热探针方法包括双针方法和单针方法,为了改进热探针方法测量土壤热特性的准确性,本研究分别进行了双针方法和单针方法的研究。1.双针方法通常被称为双针热脉冲方法,传感器包含一个温度探针和一个加热探针,测量时加热探针释放脉冲热量。探针间距r为温度探针和加热探针之间的距离,是影响比热测量准确性的重要参数。双针热脉冲方法的研究,主要围绕探针间距校正展开:（1）应用双针热脉冲方法时,探针间距变化会导致比热测量值产生很大误差。探针原位间距校正方法的线性模型,基于探针线性偏转的假设,可以原位校正探针间距。为了评价线性模型在其它偏转情况下的应用效果,对探针做成各种偏转处理,用线性模型计算比热,比较校正前后的误差。从结果可以得出线性模型能够很大程度上减少由于探针线性弯曲导致间距变化引起的误差... 

【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１可原位校正间距的双针热脉冲传感器示意图（线性模型）??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｐｒｏｂｅ?ｓｐａｃｉｎｇ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ?ｄｕａｌ?ｐｒｏｂｅ?ｈｅａｔ?ｐｕｌｓｅ?ｓｅｎｓｏｒ?（ｌｉｎｅａｒ?ｍｏｄｅｌ）??

－２??２Ａ２．２模拟探针偏转处理外加材料对热特性影响的结果??图２－６为在探针底部施加竹签时模拟得到的最后温度分布图，图２－７为在探针底部施加热缩??管时模拟得到的最后温度分布图。从溫度最后的分布可以看出，外加材料的存在对热量的传递有??一定的影响，影响了温度的分布。为了进一步探究外加材料对测量的比热值的影响，本研究设置??了两个位置，位置１和位置２，分别对应热敏电阻１和热敏电阻２的位置，输出这两个位置处温??度随时间变化的曲线进行非线性拟合，得出比热结果进行比较。??１８??

对探针做了不同情况的偏转处理，接下来的结果讨论也是针对不同处理情况分组讨论。??（１）底部共面偏转??如图２－５ａ，２－５ｂ所示，本研究在探针底部施加负载，此时造成的探针偏转为底部共面偏转，??偏转分为内倾和外倾，该情况的下的结果在表２－５和表２－６。探针偏转造成了测量得到的比热值??存在较大误差。５?ｃｍ长的探针在底部施加热缩管后发生内倾偏转比热值误差非??常大，位于探针上部的热敏电阻１的结果，探针倾斜处理会造成靠近上部的热敏电阻位移更大，??造成接近５０％的低估误差值，而热敏电阻２低估不到２０％，两者误差差了一倍还多。Ｌｉｕ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１３ａ）??的线性模型应用后能有效减少比热测量值的误差（表２－５）。原位标定后，热敏电阻１测量的ｃ的绝??对误差绝对值由接近４００?ｊ?ｋｇ＿１?Ｋ—减小到约３０?Ｊ?ＩＴ１


本文编号：3511062