利用热脉冲-时域反射技术测定土壤水热动态和物理参数 Ⅰ.原理

由于土壤特性的时空变异性 ,对土壤含水量、温度、热特性以及其它物理参数的动态监测是土壤学研究的重要课题。本文以热脉冲技术和时域反射技术的理论为基础 ,介绍了利用热脉冲技术 时域反射技术 (Thermo TDR)连续定位测定土壤含水量、电导率、温度和热特性的原理 ,并利用土壤热特性与容重和含水量的关系 ,导出了土壤容重、饱和度和通气孔度的计算公式。

热脉冲-时域反射技术原位测定土壤孔隙度及其影响因素分析

针对传统测量方法无法动态监测土壤孔隙度(n)的局限性,本研究基于热脉冲-时域反射(ThermoTDR)技术,利用改进后的Thermo-TDR探头在实验室内对不同质地土壤孔隙度和充气孔隙度(na)进行测定,并应用于野外原位动态监测土壤孔隙度,进而对热脉冲-时域反射技术测定土壤充气孔隙度的影响因素进行分析.实验表明,Thermo-TDR值与烘干法比较,室内测定均方根误差(RMSE)值为0.015,野外测定RMSE值为0.023,相对误差均在5%以内,可以准确反映土壤孔隙度的动态变化.探针间距r和热量q是影响热脉冲-时域反射技术测定土壤孔隙度的准确性的关键因素.减少探针入土时摆动导致的探针间距变化可以有效降低热脉冲-时域反射技术测定误差.Thermo-TDR技术测定迅速,准确性高且对土壤结构破坏小,具有广阔的应用前景和推广价值.

利用热脉冲时域反射技术测定土壤水热动态和物理参数Ⅱ.应用

土壤含水量、温度、热特性以及其它物理参数的动态监测是描述土壤中各种物理、化学和生物过程的基础。本文利用热脉冲 -时域反射技术 (Thermo -TDR)对不同质地土壤的含水量、电导率、温度、容积热容量、导热率和热扩散系数进行了测定 ,并利用土壤容积热容量与容重和含水量的关系 ,计算了土壤容重、通气孔度和饱和度。结果表明 ,Thermo -TDR技术能够提供可靠的土壤含水量、温度、容重、通气孔度和饱和度的信息。本文也分析了Thermo

基于低频滤波法的T-TDR含水率测量方法研究

为了解决T-TDR(Thermo-time domain reflectometry)探针短,土壤含水率测量效果差等技术问题,提出了一种低频滤波法LFF(Low frequency filter)进行TDR波形分析的计算模型。通过对TDR波形快速傅里叶变换,得到组成TDR波形的频谱,对其低频滤波后重新快速傅里叶反变换,可实现LFF变换。试验通过4种土壤,每种5个含水率的20个土样进行测试,通过LFF法和传统WINTDR法对比,结果表明LFF法具有较好的计算结果,其与干燥法的决定系数R2达0.983 5。LFF法不仅有效提高了T-TDR短针土壤含水率的测试精度,还简化了土壤含水率测试校验程序,提高了测试效率。

水合物热导率测试技术研究进展

精确测量水合物热导率是开发应用水合物蓄冷空调技术的关键之一。限于水合物热物性及其亚稳态特征,相比常规材料,其热导率测量难度大、误差大,导致传统热导率测量方法不能直接用于水合物的热导率测试。综述了瞬态热线法、瞬态平面热源法、稳态平板法、热脉冲探针技术等水合物热导率测试方法的基本原理、应用现状及局限性。着重介绍了热脉冲探针-时域反射技术测试方法,该方法将热脉冲探针法与瞬态板热源法相结合,可有效克服和互补现有单一测量方法的不足,使测量结果更精确,对于今后水合物蓄冷技术和热导率测量方法的发展具有一定的现实意义。(图5,参47)