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欧美大地 行业新闻
用分布式温度传感电缆测定土壤水分含量
发布时间:2022-04-07 浏览次数:882 来源:欧美大地

欧美大地科技与厂家进行了两项设备测试,旨在通过观察土壤的温度变化来研究土壤的水分含量如何影响自热电缆的热响应。实施了一个小规模的模拟来模拟真实的现场条件。

自加热感温光缆


测试的设置包括在一个木箱中,分别装满大约 350 公斤来矿场的土壤或大约 300 公斤的干净沙子。一段 4m 长的自热电缆埋在箱子里。


测试的范围是通过光纤温度传感电缆将水分含量与土壤的温度变化相关联。我们使用一种称为热脉冲法 (HPM) 的方法。通过在电缆中注入受控电流,其温度会升高,并由电缆中的分布式光纤记录。记录的温度变化取决于土壤的热容量,而后者又取决于土壤成分和含水量。


用于进行测试的设备是:

具有 1m 空间分辨率的 DiTemp 读取单元

DiTemp 自热电缆

用于自动数据采集和分析的 DiView 软件

可变功率变压器以受控的功率密度加热电缆

自发热电缆包含八根铜线,由于低电阻率和四根弯曲不敏感光纤,可以加热整个电缆。


电缆参数总结如下:

范围                 单元           价值

电缆长度                      21

纤维长度                      84(21×4)

铜长                            168 (21×8)

电阻制造商       Ω/米        0,037

电阻                 Ω           6,22

施加电压          V            18,2 ÷ 18,3

当前的             A             2,93

每米功率          瓦/米        2,55



图1:正在施工的模板和放土前的现场测试




图 2:测试设置阶段(含水量为 30% 的饱和土壤)



为达到最高温度值,电缆通常加热 30-45 分钟;之后关闭加热,允许一段松弛期,直到达到环境温度,通常为 60-75 分钟。图 3 说明了这个过程。


图 3:三个 HPM 曲线,一个接一个,在相同的土壤条件下




矿试验从饱和状态开始,即土壤空隙完全被水填满,并继续向干燥状态进行,每一步降低含水量5%。


沙子的测试从干燥状态开始,并通过十个受控的增量步加水持续到饱和。下图显示了电缆在三种环境中的不同温度变化:空气、水和沙子。


图 4:空气、水和饱和土壤中的点温度演变




图 5:干沙中的自热电缆