TP02 熱伝導率測定用 非定常プローブ
| センサー仕様: | |
| テスト法 | ASTM D 5334-00 と D 5930-97 IEEE Std 442-1981 |
| ニードルの長さ | 150 mm |
| トレーサビリティ | NPL |
| 測定範囲 (λ) | 0.1 to 6 W/m.K |
| 感度 (ΔT) | サーモカップル K, ANSI MC96.1-1982 |
| 動作温度(ケーブルを含む) | -55 to +180 °C |
| 精度 (20 °C) | ± (3% + 0.02) W/mK |
| 温度依存の精度 | ± 0.02 %/K |
| 測定サイクルの持続時間 | 100 秒 (通常l) |
| 所要電源 | 3V, 1 Watt (max) |
| 測定サンプルの所要条件 | 顆粒状の物質、粉末、粘土状・ペースト状の物質。事前にドリルで穴を開ける必要がある場合もあります。サンプルサイズ:最半径20 mm以上。さらに少量のサンプルについてはご相談ください。注意:詳細についてはマニュアルをご覧下さい。 |
| Protection needle and base | IP 68 |
| Protection total sensor | IP 67 |
TP02は試料の熱伝導率(または熱抵抗)を高精度レベルで実用的にかつ迅速に測定することができるプローブです。
このプローブはASTM規格－ D 5334-00/ D 5930-97,IEEE規格－ 442-1981 に準じています。
標準タイプのTP02は 土壌,沈殿物,食品,粉末物,塗料,接着料など様々な物質の測定に適してることが証明されています。非定常プローブ測定法/ Non-Steady-State Probe (NSSP＝またはトランシエントラインソース, サーモニードル, 熱ニードル,ヒートパルス,ホットワイヤーテクニックとしても知られています) の基本的な利点は、試料のサイズを問わず,迅速にかつ的確に計測できることです。
Hukseflux社 は NSSP規格の設計を専門としており,屋外における現場測定用の特殊モデルも開発されています。土壌に半永久的に設置できる専用モデルとしては,TP01があります。TP02 は Wageningen 大学の応用物理学グループとの共同開発によって設計された測定器です。
概要
フクセフルックス社はニードルタイプの熱伝導率測定センサ－のマーケットリーダーです。多種類に及ぶニードル型のセンサーが個別の要望に沿って製作されています。野外使用対応の耐久型、少量のサンプルの熱伝導率を分析するための、例えば放射性の物質などの小型モデル、海底土壌の熱抵抗率測定などのための堅牢で短いタイプのモデルなどが挙げられます。
TP02の使用に際してはCampbell Scientific社のコントロールシステム-CR1000 (旧型はCR10X) が最適です。 TP02とCR1000(又はCR10X）のマニュアルはメールにて入手可能です。 製品のカタログは上記のＰＤＦファイルをクリックしてください。TP02の小型バージョンのTP08も合わせてご参照下さい。
ここではthe American Society for Testing and Materials (ASTM) と Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)に基づいた熱伝導率測定法を記述します。
ASTM D 5334-00、D 5930-97 及び IEEE Std 442-1981 の"標準テスト法" によって非定常プローブ/Non-Steady-State Probes (NSSP) の様々なアプリケーションが特定されています。一般的にNSSPはワイヤー状のヒーターとその温度を測定することのできる温度センサーによって構成されています。そしてこのプローブを 試料に差し込みます。NSSP の原理はこのヒーターのユニークな特長によるものです。 一時的な準備段階後の温度上昇：∆T、ヒーターの出力：Q、試料の熱伝導率：λ、で表記されています。
∆T = (Q / 4 π λ) (ln t + B)
∆T はK、 Qは W/m、 λ は W/mK, t は時間 s、 and B は常数です。ヒーターの出力の測定と毎時間の温度をトレースすることによって(TP02 では通常100秒), λ の値が算出されます。針の周囲半径20mmまでが試料でカバーされていれば、試料の大きさ自体は問題ではありません。 Q、t、及び ∆T の測定は全て出力、時間、温度の直接的な測定です。これらの測定にはリファレンス用の試料は必要ありません。TP02においての測定は絶対測定です。
TP02 はユーザーの持っている測定器やコントロールシステムを補足するものとして使用することができます。TP02の使用に際してはCampbell Scientific社のCR1000(又は旧型CR10X)が最適です。
TP02 の設計
Hukseflux 社のTP02 は 広範囲のアプリケーションに対応出来るように設計されています。設計においては以下のような考慮がなされています：
高精度： TP02 には電圧出力Uを出力する二つのサーモカップルジャンクションがニードルの中にが内蔵されており、これは∆Tに比例します。先端のジャンクションは加熱されません。測定はニードルの根元から1/3の位置にあるヒートジャンクションと先端のコールドジャンクションとの差異によって行われます。
この構成では測定開始前の電圧は試料の温度に関係なく常に小さくなっています。設計上、ニードルには単一のセンサーが内蔵されているため、低いシグナルの一番上にUシグナルが現れます。
高温と低温の測定時にはこの二つジャンクションによって
高い精度を得ることが出来ます。さらにヒートジャンクションとコールドジャンクションの両方を持つことによって、試料の温度変化によるエラーを最小限に抑えます。
本体部分の温度センサー：本体部分の温度センサー（Pt1000) は試料の絶対温度T（ASTMの規格に基づく）を確立するためのコールドジャンクションの測定をします。この機能はサーモカップルの感度の温度補正のために使用され、温度幅に関しての高精度を提供します。
温度、水分においての耐久性： TP02に使用されている全ての部品は温度に対する耐久性に優れています。TP02の本体とニードルはステンレス製で100％防水対応です。
溶接による完全防水性のため、特に長期間の安定性に優れています。
標準ケーブルとコネクター： 温度センサーPt1000を本体に取り付けることによって一般的な銅配線のケーブルやコネクターをTP02の延長ケーブルとして使用することが出来ます。
データプロセッシング： TP02で得られたデータは一般的なスプレッドシートアプリケーション（Excel 等）で見ることが出来ます。
キャリブレーション / ISO 9000
プローブの安定性の立証は国立物理研究所（NPL）に認定されているキャリブレーションリファレンスシリンダー（CRC）を使って毎年テストすることが出来ます。CRCはHukseflux が所有しています。TP02はISO公認のラボでの使用に適しています。
適応例
- ・土壌や軟岩の研究
- ・食品、プラスチック、粉末の研究
オプション
別途設計：
NSSP（非定常プローブ）の設計はHuksefluxの専門分野です。また小型化,耐久性・耐熱性の強化など異なる要望に沿ったプローブの製作も可能です。
半永久設置型：
TP01は長期測定用に設計されています。別途にカタログがありますのでそちらをご覧ください。
測定とコントロールの問題解決法：
TP02のマニュアルを参照していただくかまたは ミューロッツ社 にお尋ね下さい。Campbell Scientific 社のCR1000(またはCR10X)に対応するプログラムも入手可能です。ターンキーシステムの要請も承ります。TPSYSのカタログをご覧下さい。
マニュアル：TP02のマニュアルはPDFファイルの形で無料配布しています。
比較製品
追加資料
- ASTM 標準はこちらから入手できます。http://www.astm.org
- 精度のキャリブレーションにはCRC (キャリブレーションリファレンスシリンダー）が入手可能です。
- 硬質土壌への挿入のためのGTシリーズ(導入チューブ)の要請も承ります。