TEMPOS
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TEMPOS-FAQs

Welche "Zahlen" sollte ich melden?
Wenn der thermische Widerstand angegeben wird, sollte er immer zusammen mit dem Feuchtigkeitsgehalt angegeben werden. Wenn die Mittel verfügbar sind, sollte auch die Dichte/Verdichtung des Bodens angegeben werden. Weitere Informationen zur Berichterstattung finden Sie unter "Thermischer Widerstand: echte rho-Werte für den professionellen Energietechniker".
Warum sind meine Werte für den thermischen Widerstand so hoch?
Bodenpartikel haben eine große Bandbreite an Widerstandswerten (~15 bis 700 °C-cm/W), während Wasser (172 °C-cm/W) und Luft (~4000 °C-cm/W) eher begrenzte Werte aufweisen. Das Gemisch aus Bodenpartikeln, Wasser und Luft, das die Eigenschaften eines Bodens ausmacht, hat einen großen Einfluss auf den Wärmewiderstand. Mit zunehmender Bodenfeuchtigkeit sinkt in der Regel der Wärmewiderstand des Bodens. Andererseits ist der Widerstand umso höher, je mehr Luft im Boden-Luft-Wasser-Gemisch enthalten ist. Luft in den Bodenporen ist Teil der natürlichen Bodenbeschaffenheit und sollte daher nicht außer Acht gelassen werden. Wenn der Wärmewiderstand des natürlichen Bodens aufgrund von Luft hoch ist, sollten Sie eine technische Auffüllung in Betracht ziehen.
Sind die kleinen "Labor"-Nadeln zerbrechlich?
Alle beheizten Nadelsonden haben eine interne Heizung und einen Temperatursensor, der mit einem thermischen Epoxidharz gefüllt ist, aber die Stärke der Nadel liegt im Edelstahlrohr". Wenn Sie die Nadel gewaltsam bewegen, könnte sie sich verbiegen, was die Schaltkreise im Sensor beschädigen könnte. Bei hartem Boden ist es möglich, mit einem Pilotstift oder einem Bohrer ein kleines Pilotloch zu bohren. Vergewissern Sie sich dabei, dass die Nadel gut sitzt. Wenn nicht, erstellen Sie ein neues Loch oder verwenden Sie etwas Wärmeleitpaste, um Luftspalten zu füllen.
Erfüllt das TEMPOS von METER die Anforderungen der IEEE- oder ASTM-Norm?
Der TEMPOS ist nach der Norm IEEE 442 als "Labor"-Sonde eingestuft. Seit der Erstellung der IEEE-Norm im Jahr 1981 hat sich jedoch viel geändert. Die IEEE-Norm wird derzeit überarbeitet, und die kleineren "Labor"-Nadeln werden für die Feldarbeit in Betracht gezogen. Solange der betreffende Boden zugänglich ist und der Benutzer die Vorsichtsmaßnahmen des Geräts für Feldmessungen beachtet, kann eine "Laborsonde" tatsächlich genauer sein als eine große Feldsonde.

Die ASTM-Norm schreibt keine bestimmten Nadellängen für bestimmte Anwendungen vor.
Sind die Berechnungen zur Ermittlung des Wärmewiderstands schwierig?
Die mathematischen Berechnungen zur Ermittlung des Wärmewiderstands des Bodens sind nicht übermäßig komplex, aber jede Berechnung von Hand kann zu Fehlern führen. Die meisten im Handel erhältlichen Geräte mit beheizter Nadel führen alle Berechnungen durch und geben den Widerstandswert an. Das Gleiche gilt für die Messung des Bodenwassergehalts.
Kann ich gefrorenen Boden mit der Heiznadeltechnik testen?
Gefrorener Boden kann mit einer beheizten Nadel getestet werden, solange die Temperatur innerhalb der Spezifikationen des Geräts liegt. Versuchen Sie nicht, den Wärmewiderstand des Bodens direkt um den Gefrierpunkt herum zu messen, da die Phasenänderung die Messung ungültig macht.
Was ist die größte Korngröße, die ich mit einer kleinen beheizten Nadel testen kann?
Eine kleine (~100 mm Länge, ~2,5 mm Durchmesser) beheizte Nadel kann Bodenkörner bis zu einer Größe von etwa 2 mm prüfen. An diesem Punkt beginnen die Luftzwischenräume einen größeren Wärmewiderstand zu bieten als der Boden selbst. Thermisches Fett und längere Lesezeiten können helfen, den durch Luftspalten verursachten Fehler zu überwinden. Luftlöcher im Boden dürfen jedoch nicht ignoriert werden, da die Methode der Leitungswärmequelle, auf der das Design der beheizten Nadel basiert, die Wärmeabgabe eines unterirdischen Stromkabels nachahmt. Wenn es im Boden Luftspalten gibt, wirkt sich dies auf den Wärmefluss des Stromkabels aus.
Wie lange muss ich zwischen den Messungen warten?
Behandeln Sie jede Lektüre wie einen neuen Test. Warten Sie 2 bis 5 Minuten, bevor Sie eine Messung vornehmen. Wenn mehrere Messungen vorgenommen werden, haben einige Benutzer es als vorteilhaft empfunden, mehrere Nadeln (in angemessenen Abständen) zu verwenden und den Controller von Sensor zu Sensor zu bewegen.
Wie lange sollte ich nach dem Einstechen der Nadel warten, bis die Messung beginnt?
2 bis 5 Minuten. Diese Antwort hängt jedoch sehr stark von der Größe der Nadel und dem Temperaturunterschied zwischen dem Boden/Material von Interesse und der Nadel ab. Nadeln bestehen in der Regel aus rostfreiem Stahl und haben daher eine hohe Wärmeleitfähigkeit und können sehr schnell ein Temperaturgleichgewicht mit der Umgebung erreichen. Allerdings kann eine Temperaturdrift (außer der Erwärmung der Nadel) während der Messung Fehler verursachen. Am besten gehen Sie auf Nummer sicher und warten die 5 Minuten ab, um sicherzustellen, dass sich Nadel und Probe im Gleichgewicht befinden.
Kann ich Feldmessungen mit einer kleinen (z. B. 100 mm langen) Nadel durchführen?
Kleine "Laborsonden" können im Feld verwendet werden, solange der betreffende Boden zugänglich ist. Betrachten Sie es so, als würden Sie eine Bodenprobe entnehmen und sie ins Labor bringen. Es wird empfohlen, mehrere Messungen durchzuführen, um die Variabilität in der betreffenden Stichprobe zu überprüfen.
Wie erhalte ich Zugang zu den Böden, die auf dem Feld von Interesse sind?
Die beiden wichtigsten Methoden, um an den Boden zu gelangen, sind die Entnahme von Bohrkernproben oder das Ausheben einer Testgrube. Die aus der gewünschten Tiefe entnommenen Kernproben können vor Ort untersucht oder an ein Labor geschickt werden. Eine Prüfgrube ermöglicht die Prüfung vor Ort oder die Entnahme von Proben, die zur Laboruntersuchung eingeschickt werden. Außerdem ist es ratsam, den betreffenden Boden zu beobachten, um nach Schichten und Unregelmäßigkeiten im Boden zu suchen. Denken Sie daran, dass Feldtests kein vollständiges Bild des Wärmewiderstands eines Bodens liefern, wie es Labortests können.
Was ist der Unterschied zwischen einer "Feld"-Sonde und einer "Labor"-Sonde?
In einigen Normen wurden Feldsonden zur Messung des Wärmewiderstands einer großen repräsentativen Bodenprobe konzipiert und ausgelegt. Feldsonden sind große Nadeln (ca. 1 Meter lang), die viel Wärme abstrahlen. Leider ist ihre Temperaturauflösung eher schlecht. Daher benötigt die Messung viel Energie und Zeit, um eine ausreichende Temperaturänderung zu erzeugen, um genaue Ergebnisse zu erhalten. "Labornadeln haben eine erstaunliche Temperaturauflösung (0,0001 °C) und können mit ein paar 5-Minuten-Messungen den Wärmewiderstand der meisten Böden genau charakterisieren. Kleine Nadeln benötigen auch viel weniger Strom (4 AA-Batterien) als eine Feldsonde. Bedenken Sie, dass Feldmessungen nur den Wärmewiderstand des Bodens bei seinem aktuellen Feuchtigkeitsgehalt angeben. Um ein vollständiges Bild des Wärmewiderstands eines Bodens zu erhalten, sind Laboruntersuchungen erforderlich.
Welche Erfahrungen haben Sie bei der Entwicklung von Bodenfeuchtesensoren für den JPL Phoenix Rover der NASA gemacht? Warum hat der Sensor auch die Wärmeleitfähigkeit aufgezeichnet? Gab es interessante Erkenntnisse?
Lassen Sie uns nicht damit anfangen! Die Erfahrung war insgesamt großartig. Das Team, mit dem wir am JPL gearbeitet haben, waren wirklich gute Wissenschaftler und Ingenieure. Die Messungen der thermischen Eigenschaften sollten als Grundlage für die per Fernerkundung ermittelten Daten über die thermischen Eigenschaften des Regoliths dienen, die für das Verständnis der Eindringtiefe der Sonnenwärme entscheidend sind. Alle Messfunktionen des TECP haben gut funktioniert, und das Projekt wird als sehr erfolgreich angesehen. Die vielleicht wichtigste Erkenntnis war die Migration von Wasser in der Dampfphase in den Regolith, als der Regolith abkühlte und der Winter auf dem Mars nahte. Der von TECP gemessene Anstieg der Dielektrizitätskonstante war weitaus größer als erwartet, was wahrscheinlich auf die Wechselwirkung von Wasser mit Perchloratsalzen in der ungefrorenen Phase zurückzuführen ist. Vor einiger Zeit haben wir ein Video mit dem leitenden JPL-Forscher gedreht. Sie können es hier nachlesen.
Wie groß ist die optimale Stichprobengröße für den TEMPOS?
Bei der Wahl des richtigen Stichprobenumfangs sind mehrere Variablen zu berücksichtigen. Lesen Sie diesen Anwendungshinweis, um die ideale Probengröße für Ihre Anwendung zu ermitteln.

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