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歐美大地科技與廠家進(jìn)行了兩項(xiàng)設(shè)備測(cè)試，旨在通過(guò)觀察土壤的溫度變化來(lái)研究土壤的水分含量如何影響自熱電纜的熱響應(yīng)。實(shí)施了一個(gè)小規(guī)模的模擬來(lái)模擬真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)條件。

測(cè)試的設(shè)置包括在一個(gè)木箱中，分別裝滿(mǎn)大約 350 公斤來(lái)礦場(chǎng)的土壤或大約 300 公斤的干凈沙子。一段 4m 長(zhǎng)的自熱電纜埋在箱子里。

測(cè)試的范圍是通過(guò)光纖溫度傳感電纜將水分含量與土壤的溫度變化相關(guān)聯(lián)。我們使用一種稱(chēng)為熱脈沖法 (HPM) 的方法。通過(guò)在電纜中注入受控電流，其溫度會(huì)升高，并由電纜中的分布式光纖記錄。記錄的溫度變化取決于土壤的熱容量，而后者又取決于土壤成分和含水量。

用于進(jìn)行測(cè)試的設(shè)備是：

具有 1m 空間分辨率的 DiTemp 讀取單元

DiTemp 自熱電纜

用于自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和分析的 DiView 軟件

可變功率變壓器以受控的功率密度加熱電纜

自發(fā)熱電纜包含八根銅線，由于低電阻率和四根彎曲不敏感光纖，可以加熱整個(gè)電纜。

電纜參數(shù)總結(jié)如下：

范圍                 單元           價(jià)值

電纜長(zhǎng)度           米           21

纖維長(zhǎng)度           米           84（21×4）

銅長(zhǎng)                 米           168 (21×8)

電阻制造商       Ω/米        0,037

電阻                 Ω           6,22

施加電壓          V            18,2 ÷ 18,3

當(dāng)前的             A             2,93

每米功率          瓦/米        2,55

圖1：正在施工的模板和放土前的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

圖 2：測(cè)試設(shè)置階段（含水量為 30% 的飽和土壤）

為達(dá)到最高溫度值，電纜通常加熱 30-45 分鐘；之后關(guān)閉加熱，允許一段松弛期，直到達(dá)到環(huán)境溫度，通常為 60-75 分鐘。圖 3 說(shuō)明了這個(gè)過(guò)程。

圖 3：三個(gè) HPM 曲線，一個(gè)接一個(gè)，在相同的土壤條件下

礦試驗(yàn)從飽和狀態(tài)開(kāi)始，即土壤空隙完全被水填滿(mǎn)，并繼續(xù)向干燥狀態(tài)進(jìn)行，每一步降低含水量5%。

沙子的測(cè)試從干燥狀態(tài)開(kāi)始，并通過(guò)十個(gè)受控的增量步加水持續(xù)到飽和。下圖顯示了電纜在三種環(huán)境中的不同溫度變化：空氣、水和沙子。

圖 4：空氣、水和飽和土壤中的點(diǎn)溫度演變

圖 5：干沙中的自熱電纜