一种在线监测冻土总含水率的平面型传感器的测量方法

摘要

一种在线监测冻土总含水率的平面型传感器。该在线监测冻土总含水率的平面型传感器的壳体内底面上设置有电热薄膜，电热薄膜上端面设置有均热板，均热板上设置有温度传感器，均热板上方的壳体内填充有隔热材料，壳体侧面外壁套有隔热护套，温度传感器通过电缆与检测系统连接，电热薄膜通过电缆与检测系统连接，检测系统通过电缆与电源连接。本发明的传感器采用易于与被测土壤紧密接触的平面型结构，通过测量热流响应的方法测量介质的总含水率。解决长期连续监测冻土总含水率时所需要的性能高度稳定、抗干扰能力强的传感器，以满足诸如冻土地区的石油管道工程、铁路和公路路基工程在线监测的需要。

主权项

1.一种在线监测冻土总含水率的平面型传感器的测量方法，其特征在于：壳体(6)内底面上设置有电热薄膜(2)，电热薄膜(2)上端面设置有均热板(3)，均热板(3)上设置有温度传感器(4)，均热板(3)上方的壳体(6)内填充有隔热材料(5)，壳体(6)侧面外壁套有隔热护套(7)，温度传感器(4)通过电缆与检测系统(8)连接，电热薄膜(2)通过电缆与检测系统(8)连接，检测系统(8)通过电缆与电源连接；所述的电热薄膜(2)为侧面加绝缘胶带的圆形康铜薄膜，所述的均热板(3)由圆形薄铝板制成，镍铬—镍硅热电偶作为温度传感器(4)，壳体(6)由铝合金薄板冲压制成；将上述的平面型传感器与被测介质紧密接触，由检测系统（8）启动并控制电热薄膜（2）加热，通过温度传感器（4）测量均热板（3）的温度，根据预先设定的时间步长和测量时间记录自加热开始的时间τ⁽ⁱ⁾、温度t_S⁽ⁱ⁾、电热薄膜（2）的电压V⁽ⁱ⁾和通过的电流I⁽ⁱ⁾的序列；测量结束后，计算出温升序列△t_S⁽ⁱ⁾=t_S⁽ⁱ⁾-t_S⁽⁰⁾、单位面积的加热功率q_S⁽ⁱ⁾=V⁽ⁱ⁾I⁽ⁱ⁾/A，以及其中A是薄膜加热器的面积；采用线性回归的方法拟合直线，得到该直线的斜率根据预先校准的与总含水率的关系，获得介质的总含水率；所述的λ为热导率、ρ为密度、c为比热。