使用TLS-100便携式热阻仪测量未压实雪和压实雪的热导率
时间：2026/7/8 来源：https://mp.weixin.qq.com/s/cN7cQfxq3djOe2xSlEltgw 查看次数：59
使用TLS-100便携式热阻仪测量未压实雪和压实雪的热导率
在低温环境与寒区工程研究中，雪层的热传导特性一直是一个关键但难以精确测量的参数。
我们使用 TLS-100 便携式热阻/热导率测试仪，对未压实雪与压实雪的热导率进行了现场测试，并对其热学差异进行了对比分析。
一、为什么要研究雪的热导率？
雪并不是“静止的保温层”，它的热导率会随着结构变化发生显著变化。一般来说：
l 雪的热导率远低于自然土壤
l 雪层会显著影响地表与大气的热交换之间
l 热导率主要受密度变化影响，同时也与晶体结构、颗粒接触状态有关
而在实际环境中，雪密度并不是固定的：
风力作用会改变结构
自然沉降会逐渐压实
人类活动（如道路维护、滑雪压实）会显著提高密度
结果就是：同样是“雪”，其导热能力可能差数倍。因此，准确测量不同压实状态下的热导率，对寒区工程、生态研究和地表能量平衡分析都非常重要。
二、TLS-100 测试原理与优势
本次实验使用 TLS-100 便携式热阻仪：
图 1. ThermTest TLS-100 便携式热阻率仪
该设备可用于测量：
l 土壤
l 粉体材料
l 多孔材料
l 固体材料
其主要性能范围：
l 热导率：0.1 – 5 W/m·K
l 热阻率：0.2 – 10 m·K/W
l 工作温度：-40 ～ 100°C
TLS-100 的核心优势在于：
在粉体与低导热材料测试中，传统方法通常存在三大问题：
l 样品难以保持稳定结构，重复性差
l 制样复杂，测试效率低
l 低导热材料测量误差较大
而 TLS-100 通过“直接插入式测量”，解决了这些问题：
ü 可现场直接测量，无需复杂制样
ü 单次测试约 3 分钟
ü 适用于土壤、雪、粉体等多种材料
ü 重复性优于 2%
ü 特别适合低导热材料（<1 W/m·K）
本质上，它解决的不是“能不能测”，而是“能不能快速、稳定、可重复地测”。
三、实验方法
本次实验在约 -4°C 环境下进行。
1）未压实雪
l 将 TLS-100 探针插入雪层不同位置（共 3 个测点）
l 每个位置单独测量一次
l 每次测量后更换位置，避免局部加热影响结果
l 每次测量间隔约 10 分钟
2）压实雪
l 将雪装入圆柱形容器中进行均匀压实
l 在样品中选取 2 个不同位置测量
l 测试流程与未压实雪一致
四、实验结果
表 1. 未压实雪与压实雪：使用 TLS-100 在-4°C 下测得的热导率结果
结果显示：压实后的雪，其热导率显著提升（约提升一个数量级）
这与文献结果一致：
l Pomeroy & Brun (2001) 报告未压实雪约为 0.045 W/m·K
l Côté et al. (2012) 指出压实雪可达 0.12–0.54 W/m·K
本实验结果落在该理论范围内。