TP02 测量热导率的非稳态探针

传感器性能指标:
测试方法 ASTM D 5334-00 和 D 5930-97 IEEE 标准 442-1981
探针长度 150 mm
校准标样的可追溯源 NPL
测量范围 (λ) 0.1 to 6 W/m.K
灵敏度 (ΔT) K型热电偶,ANSI MC96.1-1982
温度范围 (包括电缆) -55 to +180 °C
精度 (@ 20 °C) ± (3% + 0.02) W/mK
温度对精度的影响 ± 0.02 %/K (额外的)
加热周期 100 s (典型值)
电源要求(可开关) 3V, 1 Watt (最大)
对介质/样品的要求 颗粒状材料,粉末,泥浆,凝胶,糊状物,某些采样需要预先钻孔. 样品大小:最小半径为20 mm 。更小的样品:请和Hukseflux联系. 注意:请参考产品手册了解更多有关产品。
探针和基部的保护级别 IP 68
传感器的保护级别 IP 67
 
 

图 1: TP02 NSSP的探针包含一个带两个热偶的探针;热极(3);冷极(4)(冷极在顶端,作为一个参考标准);和一根加热线(2)。热针被插入被测的介质中。在基础部分(6),安装了一个参考温度传感器Pt100(1)这样的设计的优点有:不受介质的温度影响的最佳精度,对热梯度的敏感度最小,传感器的稳定性高,以及有可能使用普通的电缆和接头。探针的长度为150mm,所有标注的尺寸单位为mm。

图 2 TP02的信号作为时间的自然对数(ln(t))的函数,经过一个短暂的过渡期后,曲线呈线性状态。在这个阶段,图形的斜率和热导λ成反比。

TP02是一种探针,它可以用来进行对他所插入的介质的热导(或热阻)进行快速,有效的测量,并得到最精确的结果。它符合ASTM D 5334-00, D 5930-97 以及 IEEE 442-1981 标准。标准的TP02已经被证明可适用于测量土壤、热回填材料,沉淀物、食品、粉末、 污泥、油漆、胶水以及其它各种材料的热性能。非稳定态探针(NSSP)测量方法,(也被称作“瞬时线源”,“热量针”,“热针”或“加热脉冲与热线技术”)具有的最重要的优点是可以快速测量绝对值,并且样本的大小对测量并不重要。 Hukseflux擅长于NSSP的设计。我们已经设计出用于现场测量的特别的型号。如果要永久性地安装在土壤中,TP02就是专门用于此应用的。就TP02的设计和测试,我们和Wageningen大学的应用物理组进行了合作。

下载有关产品说明手册

简介

在针式热导率传感器的设计上,Hukseflux是目前市场上的领导者。我们已经根据客户的指标,制造了很多型号的产品。这些针式传感器中有一些比较大的型号用于现场测试,也有一些小的(或迷你型)的型号用于小样本(如放射性材料)的热导率测量,可以是一些比较短但是很牢固的型号用于海边土壤热阻率的测量。

在许多情况下,TP02连接到Campbell Scientific公司的CR10X数据采集器上。有关这方面的手册可以向我们索取。详细的科学论述:NSSP科学(non-steady state probe science)。想要获取免费的产品手册,请点击这里以获得PDF版本的文件。TP02的迷你版,请参见我们的TP08。

ASTM( American Society for Testing and Materials)和IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)的标准给出了一些已经被证明可行的确定材料热导的方法。.

ASTM D 5334-00、D 5930-97 以及IEEE Std 442-1981 " 标准测试方法" 详细说明了NSSP在各个应用中的使用。总的来说,NSSP包含了一根代表热源的加热线,以及一个可以测量这个热源的温度的温度传感器。热针被插入被研究的介质中,NSSP的原理依赖于线源的一个独特的特性:一段过渡时间后,温度的变化量∆T,只和加热器的功率Q,以及介质的热导率λ有关:

ΔT = (Q / 4 π λ) (ln t + B)

∆T单位为K, Q的单位为W/m, λ的单位为W/mK, t为时间,单位为秒(s),B为一常数。通过测量加热功率,及时跟踪那时的温度(TP02一般加热时间为100秒),λ可以计算出来。 样本的大小无所谓,只要能够在探针周围直径20mm范围内能够盖住了就可以。

Q, t 和∆T的测量都是直接测量功率、时间、和温度,这些测量都不需要参考物,所以TP02的测量是一个绝对值测量。

TP02 也可以作为独立的探针,集成到用户的测量和控制系统中。它适合于和Campbell Scientific的CR10X and CR1000一起使用.

TP02 的设计

Hukseflux的TP02的设计是考虑可以覆盖比较广的应用领域。设计主要考虑了以下一些方面::

最佳精度: TP02在探针中使用了两个热偶结点,输出一个与温度变化∆T成比例的电压U。在顶端的热偶不加热,起参照标准的作用。
在这种结构中,开始测量之前的电压始终是小的,和介质的温度没有关系。在只用一个传感器的探针的设计中,输出信号U是在一个大电压之上的。
这种两个热偶结点的设计对于测量高温和低温时,具有特别好的精度。
另外,设计时,由于在一个探针只中使用了参考结点和热极,最大限度的降低了受介质温度变化的影响

在基础部分安装了温度传感器: 这一参考传感器(Pt100)作为“冷极”测量,建立介质的绝对温度T。(根据ASTM的要求),这一温度被用来确定热偶灵敏度的温度补偿。再次使得在很宽的温度范围内确保了测量的高精度。

防湿和防高温: TP02所用的所有的材料都具有抗高温的特点,具有一个全不锈钢的基础和探针。TP02是完全密封的,顶端是焊接的(IP68),压缩热塑电缆的保护(IP67),整个针100%防水.

使用普通的铜芯电缆和接头: 由于在基础部分使用了Pt100温度传感器,使得我们可以使用普通铜芯电缆和接头来加长TP02的电缆。.

长期稳定性: 全部密封的结构可以在实质上保护内部不会受到侵蚀,长时间的维持传感器的稳定性。

数据处理: 通过TP02测得的数据可以使用任何普通的表格软件来处理。

校准/ ISO 9000

探头稳定性的确认可以通过在甘油中的重复(每年)测试,建议最好在多个温度条件下进行多次测量。或者可以向Hukseflux公司购买校准参考筒(CRC),该CRC可溯源至NPL。TP08可以在ISO认证的实验室中使用。

建议使用领域

  • 土壤和软岩的研究
  • 食品、塑料、以及粉末的研究

选件

  • 其他设计: Hukseflux擅长于NSSP的设计。其它型号,如更小的,更坚固的,或耐温度的我们都可以根据需要来制作。
  • 永久安装在土壤中:TP01是专门设计用于永久安装在土壤中的传感器,用于长期监测,可以向我们所要有关的介绍资料。.
  • 测量和控制的解决方案:请参见TP02的手册或咨询Hukseflux。Campbell Scientific CR10X 和 CR1000的程序也可以提供。我们也可以提供全套的解决方案,请参见TPSYS。

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更多信息

  • 详细的科学论述:NSSP科学(non-steady state probe science)
  • 标准:ASTM 的标准可以从ASTM的网站获得。ASTM的网站地址为http://www.astm.org.

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  • 现在我们可以提供用于高精度校准的CRC校准桶
  • For inse当要插入硬的土壤中进行测量时,可以使用我们的GT系列导管

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