热消散探针(TDP)监测树干液流的误差分析及精度提高

[目的]热消散探针(TDP)广泛应用于树干液流测量,但其精度受木材结构和环境影响较大,且原始Granier经验公式需要基于种的校准。[方法]为系统全面地总结分析TDP精度影响因子,本研究收集整理了 36 篇相关研究论文、包含 70 个树种的TDP校准公式,分析液流密度误差及其影响因子,并利用ANSYS仿真模拟进行对比研究,探讨主要影响因子对误差的贡献。[结果]结果表明,TDP探针平均低估了 27.53%液流密度。Meta分析显示探针长度、校准材料和木材孔隙类型对TDP精度有显著影响(P<0.05),随探针长度的减小、校准材料完整性增大和木材孔隙的增大而低估程度越严重。ANS YS模拟数据显示液流速度,探针长度和木材导热系数对TDP精度有显著影响(P<0.05),影响程度为液流速度,探针长度和木材导热系数依次减弱,TDP精度随液流速度增大、探针长度的减小和木材导热系数的增大而减小。木材干密度、校准时参考方法和非导水木质部对精度无显著影响。[结论]基于热传导理论和主要误差影响因子,本研究提出一种新的液流计算方法。在低液流密度(<30 g·m-2·s-1),新算法的精度比Granier原始公式提高了 23.31%,整体上(0-150 g·m-2·s-1)提高 4.33%。本研究为TDP测量精度的提高提供了新的思路。