keresztül. Várható átlagos munkateljesítménye lucfenyő-rönkök kérgezésében c c a 12—14 űrm/óra H. Steinlin szerint (Holz-Zbl. 1962). Bármelyik típus alkalmazásának célszerűségéről, várható teljesítményéről csak hazai vizsgálatok után lehet felelősség teljesen nyilatkozni. A bemutatón látottak és az eddigi külföldi tapasztalatok m i n denesetre indokolttá teszik a szükséges minősítések elvégzéséhez egy VK—16-típusú kérgezőgép beszerzését.
Hőmérsékletmérés elektromos módszerekkel F Ö L D I
T I V A D A R
—
Dr.
S Z Ő N Y I
L Á S Z L Ó
A z E R T I Északi-középhegységi Kísérleti Á l l o m á s a központi (Mátrafüred) kutatási p r o g r a m j á n a k kialakításakor k ü l ö n ö s hangsúlyt kapott a t e r m ő h e l y klíma-tényezője. A Mátra erősen tagolt hegység. Hosszú lejtőin, m é l y v ö l g y e i b e n a fák növekedését a helyi klíma határozza m e g sokszor alapvetően. A t e r m ő h e l y é g h a j l a t i és i d ő j á r á s i t é n y e z ő i n e k (a talaj és a l e v e g ő h ő m é r s é k l e t e , n e d v e s s é g e , a sugárzási v i s z o n y o k stb.) m é r é s e p e d i g a h a g y o m á n y o s m é r ő e s z k ö z ö k k e l és m ó d o n t ö r t é n t . A z e s z k ö z ö k — k ü l ö n ö s e n h ő m é r ő k — b e s z e r z é s é v e l , a l k a l m a z á s á v a l k a p c s o l a t o s n e h é z s é g e k , v a l a m i n t az i g é n y e s e b b t u d o m á n y o s m u n k a k í v á n a l m a i új m ó d s z e r e k b e v e z e t é s é t s ü r g e t t é k . I l y e n e k e g y i k e a m a g y a r o r s z á g i erdészeti k u t a t á s b a n és g y a k o r l a t b a n e d d i g m é g n e m a l k a l m a z o t t e l e k t r o m o s eljárás. A m u n k a k ö z v e t l e n célja az v o l t , h o g y e g y m á s u t á n v a l a m e n n y i e l e k t r o m o s a n m é r h e t ő és r e g i s z t r á l h a t ó i d ő j á r á s i e l e m e t ezzel a m ó d s e z r r e l é s z l e l j ü k . E l s ő f e l a d a t k é n t a l e v e g ő és a talaj h ő m é r s é k l e t é n e k e l e k t r o m o s m é r é s é t és r e g i s z t rálását k í v á n t u k m e g o l d a n i . Olyan módszereket kerestünk, amelyek alkalmasak a bonyolultabb ö k o l ó g i a i v i z s g á l a t o k h o z s z ü k s é g e s m é r é s e k e l v é g z é s é r e , sőt a z o k r e g i s z t r á l á s á r a is. Alapvető k ö v e t e l m é n y volt a hálózattól független mérési lehetőség, a terepen beépített mérőátalakító (hőmérő) adatainak meghatározott időszakokban v a l ó regisztrálása. Á l t a l á n o s k í v á n a l o m v o l t az, h o g y t ö b b h e l y e n m é r j ü n k e g y i d ő b e n és az a d a t o k a t k ö z p o n t o s í t o t t h e l y e n é s z l e l h e s s ü k , a b e r e n d e z é s , a k e z e l é s , a m é r é s l e g y e n b i z t o n s á g o s , g y o r s és a m é r e n d ő k ö z e g e t m i n é l k e v é s b é z a v a r ó , v é g ü l a b e r e n d e z é s , az észlelés és a f e l d o l g o z á s l e g y e n g a z d a s á g o s . A k ö v e t k e z ő k b é n első t a p a s z t a l a t a i n k r ó l k í v á n u n k r ö v i d t á j é k o z t a t á s t a d n i . A l e v e g ő , a talaj h ő m é r s é k l e t é n e k e l e k t r o m o s m é r é s é r e a hazai m e t e o r o l ó g i a i és a k ü l f ö l d i e r d é s z e t i i r o d a l o m s z e r i n t l e g g y a k r a b b a n termisztorokat hasz n á l n a k . A terrnisztorok o l y a n f é l v e z e t ő k , a m e l y e k n e k e l e k t r o m o s ellenállása a h ő m é r s é k l e t t e l a r á n y o s a n v á l t o z i k . H a a h ő m é r s é k l e t nő, e l l e n á l l á s u k k i s e b b l e s z . H a a h ő m é r s é k l e t c s ö k k e n , e l l e n á l l á s u k é r t é k e m e g n ő . T e h á t az ellenállás mé résével megállapítható a mérendő közeg hőmérséklete. A m é r é s e k e t m i is t e r m i s z t o r o k k a l k e z d t ü k m e g 1962. j a n u á r j á b a n . A T u n g s r a m - g y á r által készített 1T 0,6 j e l ű t e r m i s z t o r o k k a l d o l g o z t u n k . A z o k e l lenállása a g y á r t á s i t e c h n o l ó g i a k ö v e t k e z t é b e n a n é v l e g e s t ő l + 2 5 % - k a l t é r t e i . E z azt j e l e n t i , h o g y + 6 C ° h i b á v a l l e h e t e t t s z á m o l n i . V i s z o n y l a g n a g y m e n n y i s é g ű (60 d b ) termiszitor k ö z ü l s i k e r ü l t k i v á l a s z t a n i 6 o l y a n t , a m e l y e k k ö z ö t t a m a x i m á l i s eltérés + 1 ° v o l t . A n e d v e s s é g e l l e n viasszal b e v o n t t e r m i s z t o r o k a t az első, é l ő k í s é r l e t i m é rési e l r e n d e z é s b e n 6 h e l y e n á l l í t o t t u k f e l . A h ő m é r s é k l e t i é r t é k e k e t regisztrál tuk: a t e r m i s z t o r o k a t 6 mérőheilyes D e p r e z - r e n d s z e r ű p o n t í r ó v a l k ö t ö t t ü k ö s s z e
h í d - k a p c s o l á s b a n , ezáltal a h a t m é r t é r t é k e t e g y e t l e n r e g i s z t r á l ó s z a l a g o n r e g i s z t rálni tudtuk. A regisztráló szalagra 1 h ó n a p adatait lehet rögzíteni. A szalagon a z 1 m m t á v o l s á g b a n v é g i g f u t ó v o n a l a k a t 30 p e r c e s i d ő t a r t a m n a k m e g f e l e l ő k ö z ö k e t j e l z ő v o n a l a k s z a k í t j á k m e g . A s z a l a g r ó l a n n a k h á l ó z a t a , v a l a m i n t az i d ő p o n t o k l e o l v a s á s a r é v é n a b e m é r t s k á l a s e g í t s é g é v e l k ö n n y ű az é r t é k e l é s . A p o n t í r ó m i n d e n 20 m á s o d p e r c b e n j e l z i 1—1 m é r ő h e l y adatát, u g y a n a z o n m é r ő h e l y é t t e h á t m i n d e n m á s o d i k p e r c b e n . 1—1 m é r é s i h e l y r e ó r á n k é n t 30 a d a t o t k a p u n k . A m ű s z e r m i n d e n m é r ő h e l y a d a t a i t m á s - m á s színnel, p o n t s z e r ű l e ü t é s sel j e l z i . A m é r é s f o l y a m á n t e h á t 6 f é l e színű, az 1. ábrán l á t h a t ó p o n t s o r b ó l álló g ö r b é t k a p u n k .
1. ábra. Termisztorral mért, hat színnel író regisztráló műszeren rögzített hőmérsékleti értékek. A mérési adatok a terrnisztorok kis hőtehetetlsnscge következtében nyugtalan görbét adnak (mérési helyek: 1. meteoro lógiai észlelőház; 2. laboratóriumi szobai hőmérő mellett a falon, 3. a fíajban 50 cm mélyen; 4. a talajban 20 cm mélyen; 5. a talaj felszí nén; 6. 130 cm magasan a talaj felett kocsánytalantölgy sarjcsokorban) A g ö r b é k r ő l a b e m é r t s k á l a s e g í t s é g é v e l l e o l v a s h a t j u k az e g y e s m é r é s i h e l y e k e n és i d ő p o n t b a n u r a l k o d ó h ő m é r s é k l e t e t , i l l e t ő l e g a n n a k v á l t o z á s á t . A h ő m é r s é k l e t a l e g e g y e n l e t e s e b b a t a l a j b a n 50 c m (3), 20 c m (4) m é l y e n , i n g a d o z ó n ö v e k e d ő s o r r e n d b e n a k o c s á n y t a l a n t ö l g y sarj c s o k o r b e l s e j é b e n (6), a t a l a j f e l s z í n alatt 1 c m (5) és l e g z a v a r t a b b a s z e l l ő s m e t e o r o l ó g i a i é s z l e l ő - h á z b a n (1). J ó l s z e m l é l h e t ő az é s z l e l ő h á z b a n (1 c s a t o r n a ) a d é l i m e l e g e d é s h a t á s á r a k e l e t k e z e t t l e v e g ő m o z g á s t k ö v e t ő h ő m é r s é k l e t v á l t o z á s . S u g á r z á s ellen a m é r ő á t alakítókat ebben n e m védtük. A levegő hőmérsékletét mérő platinahőmérőket k é s ő b b az é s z l e l ő h á z b a n a h i g a n y o s h ő m é r ő k k e l a z o n o s s u g á r z á s v é d e l e m b e n r é s z e s í t e t t ü k . A z i p a r i c é l r a k é s z í t e t t m é r ő á t a l a k í t ó k a talajfelszín h ő m é r s é k l e t é nek közvetlen mérésére n e m alkalmasak. A t e r r n i s z t o r o k b e k a p c s o l á s u t á n ellenállásukat m i n t e g y 5 h é t e n át lassan változtatták. E n n e k az ú n . ö r e g e d é s i j e l e n s é g n e k a k o m p e n z á l á s á r a a h í d - f e s z ü l t s é g e t m i n d e n m á s o d i k n a p o n u t á n s z a b á l y o z t u k azáltal, h o g y a l a b o r a t ó r i u m b a n l e v ő t e r m i s z t o r t o l v a d ó j é g k ö z é (0 C ° ) h e l y e z t ü k . A terrnisztorok kis hőtehetetlenségűek, e b b ő l k ö v e t k e z i k , h o g y a hőmér séklet változásait nagyon gyorsan ( n é h á n y m á s o d p e r c alatt) követik. Ez a t u l a j donság egyes kísérletek alkalmával n a g y o n előnyös. (Esetünkben azonban ilyen é r z é k e n y s é g n e m k í v á n a t o s . ) V á l t o z é k o n y a b b h ő m é r s é k l e t ű m é r é s i h e l y e k e n (1, 5., 6.) a r e g i s z t r á l t g ö r b é k e r ő s e n s z a g g a t o t t a k (1. ábra). A k é t , e g y m á s t k ö v e t ő l e ü t é s k ö z ö t t 1—3 C ° k ü l ö n b s é g is v a n . U g y a n e z a k ü l ö n b s é g t e r m é s z e t e s e n k ö z -
v é t l e n l e o l v a s á s e s e t é n is f e n n á l l . A t e r m i s z t o r o s m é r é s k o r k a p o t t g ö r b é k e n e z é r t a z ö r e g e d é s , v a l a m i n t a n a g y é r z é k e n y s é g k ö v e t k e z t é b e n korrekciókat kel lett alkalmaznunk. T e h á t a mérés nehézkesnek bizonyult. A t e r r n i s z t o r o k e m l í t e t t h i á n y o s s á g a i t k i k ü s z ö b ö l e n d ő , platina ellenálláshő mérőkkel k e z d t ü n k d o l g o z n i . (2. ábra). A p l a t i n a e l l e n á l l á s a g y a k o r l a t i l a g l i n e á -
2. ábra. Platina ellenálláshőmérő rozsdamentes házban elhelyezve (fekete védőháza ebben az ben 15 cm hosszúságú)
acél eset
risan változik a hőmérséklettel. A z ellenállás változásából m e g h a t á r o z h a t ó a m é r e n d ő k ö z e g — talaj, l e v e g ő , v í z , b e t á r o z o t t k é s z l e t e k — h ő m é r s é k l e t e . A p l a t i n a e l l e n á l l á s h ő m é r ő k e t az i p a r n a g y n y o m á s ú (20 a t m o s z f é r a ) és h ő mérsékletű munkahelyeken alkalmazza. Burkolatuk ennek megfelelően m e c h a n i k a i és v e g y i h a t á s o k n a k e g y a r á n t n a g y m é r t é k b e n e l l e n á l l ó . K i v á l ó a n a l k a l m a s n a k Í g é r k e z t e k t e h á t arra, h o g y a n e h é z e r d e i t e r e p i e l h e l y e z é s i és m é r é s i k ö r ü l mények között bevezessük. A m é r é s i a d a t o k a t e b b e n az e s e t b e n is regisztráltuk. A h ő m é r ő k e g y ré szét a l a b o r a t ó r i u m b a n e l h e l y e z e t t í r ó m ű s z e r e k h e z u g y a n c s a k h í d - k a p c s o l á s b a n k ö t ö t t ü k b e . A t e r e p i m é r é s e k h e z —5 — + 6 0 C ° t a r t o m á n y b a n m é r ő k e r e s z t t e k e r c s e s , a l a b o r a t ó r i u m i és a b e l s ő k í s é r l e t i m é r é s e k h e z n a g y é r z é k e n y s é g e
következtében — 5 — + 2 0 C ° tartományban Deprez-rendszerű pontírókat hasz náltunk. A műszereket mérés előtt hitelesítettük és rajtuk kisebb átalakítást végez tünk. A kereszttekercses regisztráló műszerek hitelesítési adatait a 3. ábrán
3.—4. ábra, Balfelől: Hitelesítő mérések platina ellenál láshőmérővel történő hőmérsékletmérés céljára. A dur vább beállítás alkalmával a szalagon 1 mm 1 C" hőmér sékletértéknek felel meg. Jobbfelől: Hitelesítő mérés ér zékenyebb beállítással platina ellenálláshőmérővel tör ténő hőmérsékletmérés céljára. Az érzékenyebb be állításban 1 mm 0,206 C hőmérsékleti értéknek felel meg levő vonalkák jelzik. A z ábrán levő fokozatok 5—5 C ° hőmérséklet-különbség nek felelnek meg, tehát 1 m m 1 C ° hőmérsékleti különbséget jelent. A z eredeti görbéről ebben a beállításban 0,5 m m , esetünkben 0,5 C ° pontossággal olvas hatunk le. Ez természetesen nem jelenti a mérési abszolút hibát. Ez a leolvasás hibája. A 4. ábra híd-kapcsolású Deprez rendszerű műszeren érzékenyebb beállí tást mutat. Ezen 48 m m kitérésnek 10 C ° felel meg. 1 m m beosztás tehát 0,206 C° hőmérséklet-különbséget jelent. (A feszültség állításával természetesen 1 m m = 0,2 C ° érték pontosan is beállítható.) A szalagról ilyen beállításban 0,1—0,3 C ° pontossággal lehet leolvasni. A mérés pontossága jelentősen fokozható. A z alapfeszültség 10 V - r a növe lésével elérhető, hogy 5 ° hőmérséklet tartománynak 100 m m kitérés feleljen meg. Ebben az esetben 1 m m - r e 0,005 C ° esik, azaz a szalagról 0,025 C ° pontos sággal olvashatunk le. A mérési módszer tehát igényesebb mérések céljára is. megfelel. A híd másik ágában az alapponti hőmérsékleten tartott és hasonló hűlési viszonyoknak kitett, ugyanolyan típusú platina ellenállás van. A platina ellenálláshőmérőkkel regisztrált hőmérsékleti görbék a platina nagyobb hőtehetetlensége következtében egyenletesebbek, mint a termisztoros mérés görbéi. A hőmérséklet különböző változásaira tehát kevésbé érzékenyek, de igényeinknek megfelelő mértékben reagálnak. A z 5. ábra zavart napi menetű szeles, időnként felhős, a 6. ábra teljesen derült időjárású napon a talaj felszínén és annak különböző mélységeiben mért hőmérsékleti értékek görbéit mutatja be. A z utóbbi ábrán világosan látszik a jellegzetes mátrai termőhely expozíciós.
5. ábra. Szeles, időnként felhős időjárású napon észlelt hőmérsékleti értékek (a legmagasabbom futó görbe a talaj felszíne alatt 1 cm, az alacsonyabban futók a talaj különböző mélyebb rétegeinek hőmérsékletét jelzik; a nagyobb hőtehetetlenségű pla tina ellenálláshőmérőkkel mért értékek görbéje nyugodtabb) 6. ábra. Derült időjárású nap nyugodt hőmérsékleti görbéje k l í m á j a . A m é r ő h e l y 5,50 ó r a k o r k a p j a u g y a n i s az első n a p s u g a r a k a t és a k ö z v e t l e n b e s u g á r z á s a K - r e n é z ő l e j t ő n m á r 13,50 ó r a k o r m e g s z ű n i k , , a l e v e g ő h i r t e l e n lehűl. A h ő m é r s é k l e t v á l t o z á s a v i l á g o s a n s z e m l é l h e t ő , u g y a n a k k o r a m é r é s r e n d k í v ü l gazdaságos is: ilyen mérési sűrűségű adatsort észlelőkkel t a r t a m o s á n n e m t u d u n k k a p n i . A h ő m é r ő v é g e k e t u g y a n i s é v e n t e e g y a l k a l o m m a l , az í r ó m ű s z e r t —• a n a p o n t a t ö r t é n ő s z e m m e l t a r t á s o n t ú l — h a v o n t a k e l l c s a k k e z e l nünk. A platina ellenálláshőmérőkkel való mérés előnyeit igazán akkor lehet é r t é k e l n i , h a a g y a k o r l a t i l a g t e l j e s e n t e r e p á l l ó m é r ő t e s t e k e t az e r d ő b e , h á l ó z a t t ó l t e l j e s e n f ü g g e t l e n ü l é p í t j ü k b e . A m é r é s i a d a t o k hálózattól független eljá r á s s a l t ö r t é n ő regisztrálásának a kidolgozása folyamatban van. Terepkísérlet a l a t t v a n a z o n b a n m á r a pontszerű mérésre alkalmas berendezés.
A mérőberendezések két év óta — köztük az igen kemény 1962. év telén is — megszakítás nélkül működtek eredeti elhelyezésükben. Ellenőrzésképpen né hány mérőhely platina ellenálláshőmérőjét kiástuk. Megállapítottuk, hogy sem az ellenállás értéke, sem a védőburkolat nem változott. E változásnak megfele lően a nagy nyomást álló rozsdamentes acélház korrózióállása kifogástalan volt. A védőburkolat köves talajban a mechanikai igénybevételeket — beásás, kivétel stb. — kifogástalanul állotta. Ugyanez volt a tapasztalat tavasszal is, amikor az olvadékvíz teljesen körülvette a mérőtesteket. A szigetelés mindvégig meg felelt. Összegezésként foglalhatjuk össze.
az első tapasztalatok
nyomán a következő
gondolatokat
A z elektromos hőmérsékletmérés olyan viszonylag egyszerű eljárást adott a kezünkbe, amely a kívánt pontosságú mérést az eddiginél jóval kevesebb munkaerővel teszi lehetővé. A mérőegység stabil, utólagos állítása nem szük séges. A központosított, gyors leolvasás, különösképpen pedig a regisztrálás az észlelő, ellenőrző nyugodt munkáját, annak pontosságát fokozza. A berendezés élettartama becslésünk szerint terepviszonyok között is 15—20 év, a hagyomá nyos higanyos hőmérők élettartamát messze meghaladó. A termisztorokkal elsősorban a laboratóriumokban, érzékenyebb mérések alkalmával fogunk feltehetően dolgozni. Kiválasztásuk, kezelésük az üzemi gyakorlatban nem, a kutatásban sem mindenütt biztosítható szakértelmet igé nyel, mechanikai igénybevételekkel, gyors hőmérsékletváltozásokkal szemben érzékeny. A terepmérésekhez a minden nehézség nélkül kezelhető platina ellenállás hőmérőket javasoljuk bevezetni. Ezek nem törnek, elhelyezésük könnyű, a keze lésük, a mérés velük biztonságos. A műszereket m a Mátrafüreden különleges elektromos képzettséggel nem rendelkező laboráns kezeli megfelelő irányítás mellett. A hőmérséklet elektromos mérésével ú j , nagy teljesítményű, mérési eljárást vezethetünk be. Alkalmazása nemcsak a kísérleti, böző termelési munkahelyeken is eredménnyel biztat.
T.
3/idu—Il-p
Jl.
CBHU :
H3MEPEHHE
TEMIlEPATyPbl
FIpH yCOBepUieHCTBOBaHHH SKOJlOrHMeCKHX H3MepeHHH B CeBepHbix CpeAHe-BenrepcKHX r o p a x „ E R T I "
S j T E K T P M M E C K H M H
gazdaságos de külön
CnOCOEAMM.
B OF1LITHOM BOAOCÖOpe Ha OnblTHOH
CraHUHH
(HayMHO-HccJieAOBaTeJibCKHM HHCTHTyT jreCHOTO X03HHCTBa>
aBTopbi HcnoJib3yic-T n p H H3MepeHHH T e M n e p a T y p b i
noHBbi H B 0 3 A v x a
aneKTpHHecKHe MeTOAbi.
HsMepeHHe
T e a i n e p a T y p b i npoH3BOAHTCH TepMHCTopaMH H TepMHCTopaMH conpc-THBjieHHfl H3 nnaTHHbi. Ü O K a s a H H H p e r n c T pHpyio-TCH n p H o ö o p y A O B a H H H X Ha m e C T H HBeTax. TepMHCTOpbi HCnojib3yiOTCfl BCJieACTBHe
öoJibiiic-H
MyBCTBH-
TeAbHOCTH n p H H3MepeHHÍÍ B JiaÖOpaTOpHflX. TepMOMeTpbl HMeiOT 3amHTHyK) CTeHKy npOTHB K 0 P P 0 3 H H H A S B jieHHH, n o s T O M y no H H 3 K O H
HHepunn OHH npnroAHbi A A H
Hcnojib30BaHHfl H X B n o n e B b i x y c n o B H H X . M e T O A
SKOHOMHMHblH C TOHKM 3peHHH paÖOMeH CHAbI H paCXOAOB.
Földi Im
T.—Dr. Rahmen
Szőnyi der
L.:
TEMPERATUEMESSUNGEN
Weiterentwicklung der
ökologischen
MIT
ELEKTROVERFAHREN.
Messmethoden wurde
is V e r s u c h s r e z i -
pient auf der Versuchsstation E R T I im U n g a r i s c h e n Mittelgebirge die B o d e n - u n d L u f t t e m p e r a t u r mit
elektrischen Methoden
benutzt wegen
und ihrer
die
grossen
standsthermometer grösseren kraft-
mittels
Sechsfarbenschreiber
Empfindlichkeit
wegen
Wármeinertie
und
gemessen. Thermistoren und platinenwiderstandsthermometer wurden
Ergebnisse
ihres
für
Laborarbelten
Schutzhauses
gegen
registriert. und
Korrosion
und
für Feldmessungen vorgesehen. Das Verfahren
Kostenbedarf gleicherweise
ökonomisch.
Die
feinere
Termistoren
Messungen,
Druck, ist
in
sowie
werden
die
Wider-
wegen
bezúg auf
ihrer
Arbeits-
