一种土壤表皮刺破试验机的制作方法

本实用新型涉及一种地表风蚀研究器材制造技术领域，特别涉及一种土壤表皮刺破试验机。

背景技术：

土壤结皮是土壤在自然状态下形成的“保护层”，它的存在使得土壤变得稳定，使土壤的抗风蚀性有显著的提高，可以有效地抵抗冬春季节严重的风蚀，因此在干旱荒漠化地区越来越受到重视。土壤结皮分为物理结皮和生物结皮两类，由于生物结皮的生成需要长时间的积累,且要求具有一定的湿度、温度，才可能存活和生长，而物理结皮只要土壤经过干-湿的过程即可形成。在相对干旱的地区，物理结皮对防止风蚀起主要作用。对于土壤结皮强度的测量是表征其抗风蚀作用的重要技术指标，主要通过模拟颗粒冲击来探测结皮的抗冲击强度来衡量。以往土壤结皮抗冲击强度的测量类似标准锥体贯入仪(普氏贯入仪)等，对于自然形成的土壤结皮，测量精度有限，对结皮的破坏较大，较难进行多次重复试验，且操作误差较大，结果不够准确。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种土壤表皮刺破试验机，包括HVC测力控制器、主坐标架、手柄转轮、长螺栓、底座、连接键、支撑架、电脑、土壤表皮刺破装置，所述主坐标架上设有上下水平滑道和螺杆，所述土壤表皮刺破装置可沿着水平滑道滑动，所述土壤表皮刺破装置与所述螺杆通过螺纹连接，所述螺杆端部连接设有水平移动手柄转轮；所述主坐标架一端与底座相连，所述底座在三个方向分别与三个支撑架一端相连，通过连接键固定，所述支撑架另一端与长螺栓螺纹连接；所述土壤表皮刺破装置上设有探针和与探针相连的传感器，所述传感器外接HVC测力控制器，采集探针的实时受力数据，所述HVC测力控制器连接电脑。

长螺栓起固定作用，通过旋转长螺栓也可以调整另一端的高度。

优选地，所述土壤表皮刺破装置包括探针、传感器、传感器支座、弹簧、卡扣、滑块、副坐标架、摇杆、螺杆，所述副坐标架为槽型，槽型开口中间设有滑块，所述探针与传感器相连，所述传感器位于传感器支座上，垂直副坐标架的上板设有竖直滑道，所述传感器支座可沿竖直滑道上下移动，传感器支座与上板之间设有弹簧，所述滑块上设有弹簧穿过的孔，所述螺杆在顶端与摇杆相连，所述螺杆与所述滑块螺纹连接，所述卡扣用于连接传感器支座与滑块。

优选地，所述土壤表皮刺破装置包括探针、传感器、滑块、螺杆、联轴器、电机、主坐标架滑块、轨道，所述探针与传感器相连，所述传感器与滑块相连，所述滑块与螺杆螺纹连接，所述电机通过联轴器连接所述螺杆，所述滑块可沿轨道滑动，所述主坐标架滑块用于主坐标架上下水平滑道和螺杆相连。

优选地，所述主坐标架可相对底座中心转动。

优选地，所述底座上设有竖直移动手柄转轮，与竖直移动手柄转轮相连底座内部设有传动机构，可通过竖直移动手柄转轮调节主坐标架的升降。

本实用新型土壤表皮刺破试验机，可对选定地表区域的土壤表皮进行多点连续刺穿实验，对土壤结皮抗颗粒冲击能力进行统计分析，从而得到较为准确的结果。本设备的优点有：

1、设备灵巧，便于携带。

2、可实现多点连续的土壤结皮刺破实验。

3、配置5种探针尺寸，直径分别为100微米、200微米、300微米、400 微米、500微米。模拟多种粒径的颗粒撞击。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进一步说明：

图1是本实用新型实施例1的土壤表皮刺破试验机的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的土壤表皮刺破试验机的副坐标架的结构示意图。

图3是本实用新型土壤表皮刺破试验机的圆形区域螺旋分布的测点分布图。

图4是本实用新型土壤表皮刺破试验机的矩形区域直线分布的测点分布图。

图中，1、HVC测力控制器，2、探针，3、传感器，4、传感器支座，5、弹簧，6、卡扣，7、滑块，8、副坐标架，9、摇杆，10、螺杆，11、主坐标架，12、手柄转轮，13、长螺栓，14、底座，15、连接键，16、支撑架，17、电脑，18、探针，19、传感器，20、滑块，21、螺杆，22、联轴器，23、电机，24、主坐标架滑块，25、轨道，26、地表，27、测点，28、水平滑道， 29、滑道，30、上板。

具体实施方式

实施例1：冲击下降

如图1所示，本实用新型公开了一种土壤表皮刺破试验机，包括HVC测力控制器1、主坐标架11、手柄转轮12、长螺栓13、底座14、连接键15、支撑架16、电脑17、土壤表皮刺破装置，所述主坐标架11上设有上下水平滑道28和螺杆10，所述土壤表皮刺破装置可沿着水平滑道10滑动，所述土壤表皮刺破装置与所述螺杆10通过螺纹连接，所述螺杆10端部连接设有水平移动手柄转轮12；所述主坐标架11一端与底座14相连，所述底座14在三个方向分别与三个支撑架16一端相连，通过连接键15固定，所述支撑架 16另一端与长螺栓13螺纹连接；所述土壤表皮刺破装置上设有探针和与探针相连的传感器，所述传感器外接HVC测力控制器1，采集探针的实时受力数据，所述HVC测力控制器1连接电脑17。

所述主坐标架11可相对底座14中心转动。

所述底座14上设有竖直移动手柄转轮12，与竖直移动手柄转轮12相连底座14内部设有传动机构，可通过竖直移动手柄转轮12调节主坐标架11 的升降。

所述土壤表皮刺破装置包括探针2、传感器3、传感器支座4、弹簧5、卡扣6、滑块7、副坐标架8、摇杆9、螺杆10，所述副坐标架8为槽型，槽型开口中间设有滑块7，所述探针2与传感器3相连，所述传感器3位于传感器支座4上，垂直副坐标架8的上板30设有竖直滑道29，所述传感器支座4可沿竖直滑道29上下移动，传感器支座4与上板30之间设有弹簧5，所述滑块28上设有弹簧5穿过的孔，所述螺杆10在顶端与摇杆9相连，所述螺杆10与所述滑块7螺纹连接，所述卡扣6用于连接传感器支座4与滑块7。

将卡扣6两端分别扣于滑块7上部和传感器支座4下部，通过摇杆9带动螺杆10调节副坐标架8使探针2、传感器3、传感器支座4、滑块7整体上移，从而压缩弹簧5到一定位置，松开卡扣6，探针2将以一定的初速度向下冲击，刺破土壤结皮，传感器3外接HVC测力控制器1采集探针2的实时受力数据，HVC测力控制器1连接电脑17，从而输出控制器采集的数据曲线，根据曲线得到探针受力的最大值，分析得出土壤结皮的抗冲击能力。

手柄转轮12控制测量范围和探针高度，可手动旋转主坐标架11，进行区域内多点的刺破实验。

实施例2：匀速下降

如图2所示，实施例2与实施例1的区别在于，将副坐标架8整体替换，可实现探针匀速下架的效果。

所述土壤表皮刺破装置包括探针18、传感器19、滑块20、螺杆21、联轴器22、电机23、主坐标架滑块24、轨道25，所述探针18与传感器19相连，所述传感器19与滑块20相连，所述滑块20与螺杆21螺纹连接，所述电机23通过联轴器22连接所述螺杆21，所述滑块20可沿轨道25滑动，所述主坐标架滑块24用于主坐标架11上下水平滑道和螺杆相连。

在电机23作用下，通过与联轴器22相连的螺杆21传递扭矩使探针18、传感器19和滑块20整体沿轨道25匀速下降刺破土壤结皮，传感器19外接 HVC测力控制器1来输出探针的实时受力，HVC测力控制器1连接电脑17，在其上显示数据曲线，根据曲线得到探针受力的最大值，分析得出土壤结皮的抗冲击能力。

本实用新型土壤表皮刺破试验机可通过探针匀速下降和冲击下降两种方案分别探测出探针受力情况,从而分析出土壤结皮的抗冲击能力。

该仪器的测试目的是记录探针以确定的速度垂直刺穿土壤地表结皮时的最大力；另外要求测力计可以改变位置，已实现对选定区域的不同位置进行穿刺实验。刺入结束后测力计可复位，同时可水平移动一段距离，准备下一次冲击试验，最后可实现在选定区域内的多点刺穿测试。在实验地表25 上，试验机测点26分布可采用圆形区域螺旋分布或者矩形区域直线分布形式，分别如图4、图3所示。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。