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

測試的設(shè)置包括在一個木箱中，分別裝滿大約 350 公斤來礦場的土壤或大約 300 公斤的干凈沙子。一段 4m 長的自熱電纜埋在箱子里。

測試的范圍是通過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)。我們使用一種稱為熱脈沖法 (HPM) 的方法。通過在電纜中注入受控電流，其溫度會升高，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，可以加熱整個電纜。

電纜參數(shù)總結(jié)如下：

范圍                 單元           價值

電纜長度           米           21

纖維長度           米           84（21×4）

銅長                 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)場測試

圖 2：測試設(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 說明了這個過程。

圖 3：三個 HPM 曲線，一個接一個，在相同的土壤條件下

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

沙子的測試從干燥狀態(tài)開始，并通過十個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