专利名称：一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种地下水样的采取装置及方法，具体说是一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法。
背景技术：
近年来我国兴建了大量的水库大坝，然而大部分的水库都存在渗漏问题；海洋对沿海城市产生很大的影响，针对海洋环境的研究也越来越多；随着工业的发展，湖泊水质的研究关乎我国可持续发展，而这些问题都涉及到水样的研究，所以水样的采集装置及方法尤为重要。现有技术中的采水装置较为单一，且采集水样时一次只能单一的采取某一水层的水样，且采取的水样多为混合水样，很难满足现有研究的需求。
发明内容
发明目的:针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法。技术方案:一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，包括电缆、配重、控制模块和采水装置，所述采水装置包括步进电机、内层套管和外层套管；所述控制模块通过电缆与步进电机相连，所述外层套筒与步进电机定子固定连接，所述内层套筒与步进电机转子固定连接，所述内层套筒套在外层套筒的内部并能在步进电机转子的作用下相对于外层套筒转动；所述配重固定于外层套管的底部。其中，所述内层套筒设有若干隔板将内层套筒的内部分成若干个储水室，以此来实现分层采取地下水的目的。其中，所述内层套筒与外层套筒的相接触部位还设有弹性垫层，且内层套筒的每个储水室的上下边缘的外壁均开有横截面为矩形的凹槽，所述弹性垫层设在凹槽处，并且弹性垫层的厚度比凹槽深度大，这样内层套筒与外层套筒通过弹性垫层相接触时就会产生一定的空隙，在两者相对转动的过程中减少摩擦力，更加方便。其中，所述内层套筒和外层套筒的底部相接触的位置还设有光滑垫层，在两者相对转动的过程中，光滑垫层可减少底部旋转的摩擦力。其中，所述每个储水室外壁上的弹性垫层上还设有贯穿内层套筒的内层进水孔和内层排气孔，而在外层套筒上设有与其相适配的外层进水孔和外层排气孔。其中，所述电缆上标有刻度，通过刻度的标识可以将采水装置放置到指定的深度。本发明还提供一种一次分层采取多个不混合地下水样的方法，包括以下步骤:(I)对控制模块内的单片机进行编程，使控制模块通过电缆控制的步进电机每次产生一定的转角；(2)分别对内层套管上的内层进水孔和内层排气孔及外层套管(5)上的外层进水孔和外层排气孔进行相对位置的设定；(3)利用标有刻度的电缆将采水装置放置到水体里的指定深度，固定电缆；
(4)操作控制模块，控制步进电机启动，使步进电机转子带动内层套筒转动一定的角度，使内层套筒内的第一层储水室的内层进水孔和内层排气孔的位置与外层套筒上相适配的外层进水孔和外层排气孔的位置相重叠，在水压的作用下，第一层储水室持续采集水样；(5)待第一层储水室采集水样后，操作控制模块使步进电机转子继续转动一定的角度，使内层套筒内的第一层储水室的内层进水孔和内层排气孔的位置与外层套筒上相适配的外层进水孔和外层排气孔的位置相错开，而内层套筒内的第二层储水室的内层进水孔和内层排气孔的位置与外层套筒上相适配的外层进水孔和外层排气孔的位置相重叠，第二层储水室持续采集水样；(6)重复上述(4)、(5)操作，待每层储水室都采集到水样之后，通过电缆将采水装置提出水面；有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:(I)本发明的采样装置及方法结构简单，容易实现，且操作性强；(2)利用本发明的采样装置及方法采取的水样属于不混合水，水样所受的干扰较小;(3)本发明的采样装置和方法可以对水样进行分层储存，一次可以分层采取多个试样。
图1为本发明的结构示意图；图2为图1的剖视图；图3为本发明的内层套筒和外层套筒的展开图。
具体实施例方式参照图1至图3，一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，包括电缆
1、配重2、控制模块3和采水装置，采水装置包括步进电机、内层套管4和外层套管5 ;控制模块3通过电缆I与步进电机相连，外层套筒5与步进电机定子6固定连接，内层套筒4与步进电机转子7固定连接，内层套筒4套在外层套筒5的内部并能在步进电机转子7的作用下相对于外层套筒转动；配重2固定于外层套管4的底部。其中，内层套筒4设有若干隔板8将内层套筒4的内部分成若干个储水室。以此来实现分层采取地下水的目的。其中，内层套筒4与外层套筒5的相接触部位还设有弹性垫层8，且内层套筒4的每个储水室的上下边缘的外壁均开有横截面为矩形的凹槽，弹性垫层9设在凹槽处，并且弹性垫层9的厚度比凹槽深度大，这样内层套筒与外层套筒通过弹性垫层相接触时就会产生一定的空隙，在两者相对转动的过程中减少摩擦力，更加方便。其中，所述内层套筒和外层套筒的底部相接触的位置还设有光滑垫层，在两者相对转动的过程中，光滑垫层可减少底部旋转的摩擦力。其中，所述每个储水室外壁上的弹性垫层9上还设有贯穿内层套筒4的内层进水孔4-1和内层排气孔4-2，而在外层套筒5上设有与其相适配的外层进水孔5-1和外层排气孔 5-2。其中，电缆I上标有刻度，通过刻度的标识可以将采水装置放置到指定的深度。工作原理:采用上述技术方案，首先对控制模块内的单片机进行编程，使控制模块通过电缆控制的步进电机每次产生一定的转角，优选转角为45°，然后分别对内层套管上的内层进水孔和内层排气孔及外层套管上的外层进水孔和外层排气孔进行相对位置的设定，待设定好初始位置，利用标有刻度的电缆将采水装置放置到水体里的指定深度，固定电缆，操作控制模块，控制步进电机启动，使步进电机转子带动内层套筒转动一定的角度，优选转角为45°，使内层套筒第一层储水室的内层进水孔和内层排气孔的位置与外层套筒上相适配的外层进水孔和外层排气孔的位置相重叠，在水压的作用下，第一层储水室持续采集水样，待第一层储水室采集好水样后，操作控制模块使步进电机转子继续转动一定的角度，优选转角为45°，使内层套筒内的第一层储水室的内层进水孔和内层排气孔的位置与外层套筒上相适配的外层进水孔和外层排气孔的位置相错开，而内层套筒内的第二层储水室的内层进水孔和内层排气孔的位置与外层套筒上相适配的外层进水孔和外层排气孔的位置相重叠，这样在水压的作用下第二层储水室持续采集水样；然后重复上述操作，待每层储水室都采集到水样之后，通过电缆将采水装置提出水面。利用本发明的装置和方法采集到的水样为不混合水样，水样所受的干扰非常小；且该水样为分层储存，一次可以分层米取多个水样。
权利要求
1.一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，包括电缆(I)、配重(2)、控制模块(3)和采水装置，其特征在于:所述采水装置包括步进电机、内层套筒(4)和外层套筒(5);所述控制模块(3)通过电缆(I)与步进电机相连，所述外层套筒(5)与步进电机的定子(6)固定连接，所述内层套筒(4)与步进电机的转子(7)固定连接，所述内层套筒(4)套在外层套筒(5)的内部并能在步进电机的转子(7)的作用下相对于外层套筒转动；所述配重(2)固定于外层套管(4)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，其特征在于:所述内层套筒(4)设有若干隔板(8)将内层套筒(4)的内部分成若干个储水室。
3.根据权利要求1或2所述的一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，其特征在于:所述内层套筒(4)的外壁与外层套筒(5)的内壁相接触部位还设有弹性垫层(9)，且内层套筒(4)的每个储水室上下边缘的外壁均开有横截面为矩形的凹槽，所述弹性垫层(9)设在凹槽处，并且弹性垫层(9)的厚度比凹槽深度大。
4.根据权利要求1或2所述的一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，其特征在于:所述内层套筒(4)和外层套筒(5)的底部相接触的位置还设有光滑垫层(10)。
5.根据权利要求3所述的一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，其特征在于:所述每个储水室外壁上的弹性垫层(9)上还设有贯穿内层套筒(4)的内层进水孔(4-1)和内层排气孔(4-2)，而在外层套筒(5)上设有与其相适配的外层进水孔(5-1)和外层排气孔(5-2)。
6.根据权利要求1所述的一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，其特征在于:所述电缆(I)上标有刻度。
7.一种一次分层采取多个不混合地下水样的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)对控制模块(3)内的单片机进行编程，使控制模块通过电缆控制的步进电机每次产生一定的转角； (2)分别对内层套管(4)上的内层进水孔(4-1)和内层排气孔(4-2)及外层套管(5)上的外层进水孔(5-1)和外层排气孔(5-2)进行相对位置的设定； (3)利用标有刻度的电缆(I)将采水装置放置到水体里的指定深度，固定电缆(I)； (4)操作控制模块，控制步进电机启动，使步进电机的转子(7)带动内层套筒(4)转动一定的角度，使内层套筒(4)内的第一层储水室的内层进水孔(4-1)和内层排气孔(4-2)的位置与外层套筒(5)上相适配的外层进水孔(5-1)和外层排气孔(5-2)的位置相重叠，在水压的作用下，第一层储水室持续采集水样； (5)待第一层储水室采集水样后，操作控制模块使步进电机的转子(7)继续转动一定的角度，使内层套筒(4)内的第一层储水室的内层进水孔(4-1)和内层排气孔(4-2)的位置与外层套筒(5 )上相适配的外层进水孔(5-1)和外层排气孔(5-2 )的位置相错开，而内层套筒(4)内的第二层储水室的内层进水孔(4-1)和内层排气孔(4-2)的位置与外层套筒(5)上相适配的外层进水孔(5-1)和外层排气孔(5-2)的位置相重叠，第二层储水室持续采集水样； (6)重复上述(4)-(5)操作，待每层储水室都采集到水样之后，通过电缆将采水装置提出水面。
全文摘要
本发明公开一种一次分层采取多个不混合地下水样的装置及方法，包括电缆、配重、控制模块和采水装置，所述采水装置包括步进电机、内层套管和外层套管；所述控制模块通过电缆与步进电机相连，所述外层套筒与步进电机定子固定连接，所述内层套筒与步进电机转子固定连接，所述内层套筒套在外层套筒的内部并能在步进电机转子的作用下相对于外层套筒转动；所述配重固定于外层套管的底部。本发明结构简单，样式新颖，密封性强，可以一次分层采取多个水样，且采取的水样为不混合水样。
文档编号G01N1/16GK103149054SQ201310037149
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者赵小龙, 陈亮, 黄德文, 詹泸成, 赵敬川, 夏兵兵, 高为壮 申请人:河海大学