一种土壤取样方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及取样装置领域，特别涉及一种土壤取样方法及装置。土壤取样装置包括沿上下方向延伸的取样壳体，取样壳体上设有入土口，取样壳体内设有与入土口连通的土壤通道，还包括用于对土壤通道内的土壤进行梯度分离的分离板，所述的分离板装配在取样壳体中，所述的分离板与土壤通道沿取样壳体横截面方向活动配合或者分离板具有能够沿取样壳体横截面方向动作的动作端，取样壳体内还设有用于驱动分离板或分离板的动作端沿取样壳体横截面方向进入或退出土壤通道以实现对土壤进行梯度分离的分离驱动机构，解决了目前的土壤取样效率低的问题。
【专利说明】
一种土壤取样方法及装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及取样装置领域，特别涉及一种土壤取样方法及装置。
【背景技术】
[0002]土壤采样是研究土壤信息的基础，是获取土壤的氧含量、二氧化碳含量、温湿度信息以及各类金属指标的重要前提条件。不同梯度的土壤因距离地表的距离不同，各个梯度的土壤信息有所不同，研究同一地段不同梯度的土壤信息对于探究农作物的适宜性具有重要的研究意义。传统的土壤采样装置均是单一采样，不曾对土壤进行梯度分离。即使是采集后根据需求人为的进行分梯度，但因采集到的样品土质较为疏松，分类梯度的标准不容易把握，且实际分离起来过程比较麻烦，容易把土壤样品弄散。为了解决对采集到的土壤进行梯度分离操作不易把握的问题，公告号为CN203629879U、公告日为2013.12.26的中国专利公开的一种沙地土壤取样器，包括取样盒即取样壳体，取样盒的下端设有敞口即入土口，取样盒的前面还设有与土壤分层插片活动连接的插缝，使用时先将取样盒压入地下理想深度，然后沿取样盒的前面即设有插缝的一面挖开，将土壤分层片插入插缝内对土壤进行梯度分离，取出取样盒并取出取样盒内不同梯度的土样，这种土壤取样方法操作复杂，对土壤进行梯度分离前需要将取样盒侧面的土壤扒开，土壤梯度分离操作复杂，土壤取样效率极低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种土壤取样方法，以解决目前的土壤取样效率低的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种用于上述土壤取样方法的土壤取样装置。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案为:一种土壤取样方法，包括以下步骤:I)保证分离板处于取样壳体内的土壤通道外，将取样壳体插入地面下，使土壤通过取样壳体上的入土口进入取样壳体内的土壤通道;2)然后通过分离驱动机构驱动设置在取样壳体内的分离板或分离板动作端沿取样壳体横截面方向动作进入土壤通道对土壤通道内的土壤进行梯度分离;3)完成梯度分离后，将取样壳体从地面下提出，取出梯度分离后的土壤，完成取样。
[0005]在步骤I)之前上下调节分离板的位置以确定土壤的梯度。
[0006]所述的分离板为卷装在卷辊上的弹性板，步骤2)中的分离驱动机构通过驱动卷辊的带动分离板的动作端进入土壤通道实现土壤的梯度分离。
[0007]—种用于上述土壤取样方法的土壤取样装置，包括沿上下方向延伸的取样壳体，取样壳体上设有入土口，取样壳体内设有与入土口连通的土壤通道，还包括用于对土壤通道内的土壤进行梯度分离的分离板，所述的分离板装配在取样壳体中，所述的分离板与土壤通道沿取样壳体横截面方向活动配合或者分离板具有能够沿取样壳体横截面方向动作的动作端，取样壳体内还设有用于驱动分离板或分离板的动作端沿取样壳体横截面方向进入或退出土壤通道以实现对土壤进行梯度分离的分离驱动机构。
[0008]所述的取样壳体内设有取样管，所述的土壤通道为取样管的内腔，取样管上设有与分离板对应的分离板进出口，所述的分离板与分离驱动机构均处于取样管与取样壳体之间的腔体内。
[0009]所述的取样管与取样壳体之间还设有与分离板对应上下活动装配在取样壳体上的分离板安装架和用于上下调节分离板位置的梯度调节机构，所述的分离板设置在对应的分离板安装架上，所述的梯度调节机构包括固设在分离板安装架上的调节座及用于将调节座和分离板固定架锁定在壳体上的锁紧机构。
[0010]所述的锁紧机构包括设置在调节座上的调节旋钮和与调节旋钮传动连接的伸缩定位装置，所述的伸缩定位装置设有伸出位和缩回位，所述的梯度调节机构还包括至少两个沿上下方向布置与处于伸出位的伸缩定位装置挡止配合的定位结构，所述的伸缩定位装置处于缩回位时分离板安装架能够上下调节。
[0011]所述的取样管与取样壳体之间还设有与分离板对应且上下活动装配在取样壳体上的分离板安装架和用于上下调节分离板位置的梯度调节机构，所述的分离板设置在对应的分离板安装架上，分离板安装架上固设有沿上下方向延伸的齿轮条，所述的梯度调节机构包括转动装配在取样壳体上与齿轮条传动配合用于上下调节分离板的调节齿轮和与调节齿轮传动连接的调节手柄。
[0012]所述的取样管与取样壳体之间设有与分离板一一对应的卷辊，所述的分离板为卷装在卷辊上的弹性板，分离板具有能够沿取样壳体横截面方向动作的动作端，取样管与取样壳体之间还设有与分离板的动作端沿取样壳体横截面方向导向配合的导向件，分离驱动机构通过驱动卷辊使分离板的动作端在导向件的导向作用下沿取样壳体横截面方向进入或退出土壤通道以实现对土壤进行梯度分离。
[0013]所述的取样壳体底部设有空心钻头，所述的入土口设置在空心钻头上，所述的钻头内设有与土壤通道连通的进土通道。
[0014]本发明的有益效果为:取样壳体内设有土壤通道和分离板，使用时将取样壳体插入地面下后，土壤由入土口进入土壤通道，分离板或分离板的动作端在分离驱动机构的驱动下进入土壤通道实现对土壤通道内土壤的梯度分离，与目前的土壤梯度分离时需要将取样壳体一侧的土壤扒开相比，本发明的取样装置可以通过实现对土壤通道内的土壤自动化梯度分离，操作方便简单，提高了土壤梯度分离的效率，解决了目前的土壤取样效率低的问题。
[0015]更新一步的，设有梯度调节机构可以上下调节分离板的位置，操作方便简单。
[0016]更进一步的，通过卷辊卷放分离板的方法可以减小分离板的占用空间，方便加工。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1的结构示意图；
图2为本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1的局部视图；
图3为本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1的电机驱动分离板的结构示意图；
图4为本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1的取样管的结构示意图；
图5为本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1的使用步骤流程图；
图6为本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1的梯度调节器的结构示意图； 图7为本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1的拦截板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0019]本发明的一种土壤取样装置的具体实施例1，如图1至图7所示，土壤取样装置包括沿上下方向延伸的取样壳体2、取样管5及分离板12，取样壳体上设有入土口，取样壳体内设有与入土口连通的土壤通道，在本实施例中，土壤通道为取样管的内腔。取样管的侧面设有供分尚板12插入和取出的分尚板进出口 16，在本实施例中，分尚板12设置有五个，分尚板进出口设有九个，在本发明的其他实施例中，分离板与分离板进出口的数量可以根据实际需要设置，分离板可以设置至少一个，分离板中至少一个对应至少两个分离板进出口，这样才能满足取样管的土壤梯度可以根据需要进行调整，在实际应用当中，分离板的数量还可以与分离板进出口的数量相同，需要不同的梯度时可以选择部分分离板不工作，从而实现工作的分离板对应至少两个分离板进出口。
[0020]取样管沿上下方向延伸，取样管上的分离板进出口沿上下方向垂直排布。取样管上还设有与分离板进出口 16沿周向相邻设置的取土口 18，取土口处设置有整体式半圆柱式门式结构的取样门，能够保障采集后的样本顺利的取出。取样管内腔为与取样管底部的取样管进土口连通的土壤通道。取样管设置有分离板进出口的一侧为多层分割口式结构，各分离板进出口之间的取样管上设有用于标示土壤梯度大小的梯度刻度线，相邻两个分离板进出口的距离为梯度刻度线上最小分度值的大小，这样能够保证在梯度调节的过程中，分离板能够顺利的进入取样管中，进行土壤的梯度分离工作。取样管底部的取样管进土口 17为圆台结构，取样管的下端连接有中空式结构的钻头3，取样壳体的入土口与钻头中间的进土通道连通，钻头与取样杆通过相互匹配的螺纹结构连接，内部的进土通道能够保证与取样管的取土口无缝相接，能够实现与钻头的无缝连接。在本实施例中，设置螺纹结构连接的目的在于可以根据土壤环境的差异，选择不同的类型的中空式钻头，在本发明的其他实施例中，上述钻头也可以与取样管通过焊接等其他不可拆连接方式连接。
[0021]为了能够实现在取样管处于地面下时对取样管进行分层，需要将分离板设置在取样壳体的内部，即设置在取样管与取样壳体之间的腔体内。本实施例中，取样壳体内设有取样管，取样壳体与取样管围成顶部具有开口的环形腔体4，取样壳体上设有与分离板数量相等的分离板安装架23，分离板安装架设置在环形腔体内，每个分离板安装架上转动装配有一个用于卷放分离板的卷辊11，在本实施例中，分离板为卷装在卷辊11上的弹性板，分离板具有能够沿取样壳体横截面方向动作的动作端，取样管与取样壳体之间还设有与分离板的动作端沿取样壳体横截面方向导向配合的导向件，取样壳体内设有用于驱动分离板的动作端沿取样壳体横截面方向进入或退出土壤通道以实现对土壤进行梯度分离的分离驱动机构。在本实施例中，导向件为设置在分离板安装架上的导向板，在其他实施例中，上述导向件还可以为设置在分离板两侧的导轨。在分离板未插入取样管内时，分离板卷装在卷辊11
上。在本实施例中，分离驱动机构为与卷辊11--对应的直流电机1，每个卷辊由一个直流电机单独驱动，直流电机对应的按钮开关均设置在取样管顶部的控制面板上。因为直流电机速度反应快，容易实现正反转，直流电机带动卷辊工作，分离板动作端在卷辊的带动下实现对取样管内的土壤的分离工作。具体的为当取土壤取样装置处在未工作状态时，分离板卷在卷辊上。当土壤取样装置需要进行不同梯度的土壤分离时，启动对应的直流电机的开关按钮20，分离板会被释放进行分离作业。启动电机驱动分离板的时候只启动对应的开关按钮。分离板进出口设有与分离板动作端沿取样壳体横截面方向导向配合的导向板，用于将分离板动作端引入取样管内。当然，在其他实施例中，该导向板也可以固设在卷辊上，其上下位置随卷辊位置的变化而变化。取样管与取样壳体之间还设有用于通过上下调节分离板位置以调节取样管内土壤梯度的梯度调节机构，梯度调节机构包括固设在分离板安装架上的调节座及用于将调节座和分离板固定架锁定在壳体上的锁紧机构。
[0022]调节座包括与分离板安装架23固定连接且沿前后方向延伸的调节管26，调节管的前端与分离板安装架23固定连接，锁紧机构包括对称设在调节管的两侧沿上下方向延伸的拦截板25、设置在在调节管26的后端的旋钮9、与旋钮连接设置在调节管内的弹簧21及与弹簧连接的移动触角22。旋钮9旋装在调节管上，弹簧21沿前后方向延伸，弹簧的后端固定在旋钮上，前端与移动触角22固定，拦截板上设有用于与移动触角对应的拦截槽24，调节管上设有与拦截槽对应的移动触角伸出孔。旋钮的旋转可以带动弹簧的伸缩，移动触角在旋钮带动弹簧压缩时伸出移动触角伸出孔并与拦截板上的拦截槽挡止配合，而在旋钮带动弹簧伸长时在弹簧的拉动下缩回调节管，使移动触角与拦截槽分离，此时分离板安装架在重力作用下下降，需要将分离固定板架上调时，使旋钮带动弹簧伸长拉动移动触角缩回调节管，然后将分离板安装架上提。对于梯度要求达不到五层的话，可以根据实际的梯度分层要求，按照旋钮从上往下的顺序依次调节。
[0023]取样壳体2上与梯度调节机构相对应的位置设置有调节门，需要操作旋钮进行梯度调节时打开调节门，调节完毕后关闭调节门。保证取样装置工作时取样装置为完整的柱式结构。旋钮的两侧刻有标准的上下延伸的梯度刻度线，方便用户根据需求自主调节采样梯度。
[0024]取样壳体的顶部设置有用于带动取样管和取样壳体旋转的推进器，推进器I由电机驱动，电机内部自带蓄电池，保障在户外情况也能正常工作。推进器I设有把手7，使用时，一手握着把手，一手握着开关，将取样装置插入土壤中。推进器为取样装置提供主要动力来源，取样时，只需把握取样装置工作的方向即可，大大节省劳动力，提高取样效率。取样杆与动力推进器为可拆卸式对接结构，通过衔口匹配相互连接。可以根据采样的具体环境选择不同功率类型的动力推进器，或者替换损坏的推进器。设置可拆卸的另一个目的是当动力推进器在无电的状态下可以用与其匹配的人工推杆替代。
[0025]取样管的顶部还设有用于检测取样管内土壤高度是否达到设定值的激光检测器，激光检测器位于电机驱动分离板的上方，与取样管的顶部平齐。取样管的上方设有激光检测器的光源入口 15，与激光检测器光源入口沿取样管径向相对的一侧设有感光片19。在取样杆控制面板上设置有与激光检测器连接的指示灯13，指示灯为红灯和绿灯，当激光检测器的开关按钮启动时，绿灯会亮，当采集的样品达到取样管的顶端时，感光片感受不到光源时，红灯会发光。
[0026]土壤取样方法为:第一步，确定采样梯度值。第二步，通过可调式梯度调节器的旋转按钮，调节各个按钮对应所需的梯度值，这样电机驱动分离板的位置会对应在所需的梯度位置。第三步，将取样管放入取样壳体中。第四步，当准备就绪后，打开激光检验器开关，则激光检验器正常工作。第五步，启动动力推进器，通过把手掌握取样装置的工作方向，以及装置自身的平衡性。第六步，检查激光指示红灯是否发光。如果红灯不亮，则表明取样装置所采集的土样还未到取样管的顶部，那么继续推进采样装置，直至指示红灯亮起。如果红灯点亮，则启动五直流电机对应的按钮开关，当直流电机转动时，分离板按照设置的梯度进行分离土壤工作。第七步，梯度分离工作进行完毕后，闭合所有的按钮开关。第八步，将取样管从取样杆的内部取出。第九步，打开取样管的门式开关，将已按梯度分离好的土样取出，分不同梯度区域放置，等待进行土壤信息的分析。
[0027]本发明的一种土壤取样装置的具体实施例2，该土壤取样装置与上述一种土壤取样装置的具体实施例1的区别仅在于:分离板安装架上固设的沿上下方向延伸的齿轮条，所述的梯度调节机构包括转动装配在取样壳体上与齿轮条传动配合的调节齿轮和与调节齿轮传动连接的调节手柄。通过齿轮齿条的传动实现对分离板安装架的上下调节，从而实现对土壤梯度的调节。
[0028]本发明的一种土壤取样方法的具体实施例，该土壤取样方法与上述一种土壤取样装置的具体实施例1中所述的土壤取样方法相同，不在赘述。
[0029]在本发明的一种土壤取样方法及实现该土壤取样方法的土壤取样装置的其他实施例中，上述分离板还可以不是柔性板，通过增大环形腔体的空间而将分离板设置在环形腔体内并与环形腔体内的分离板安装架沿前后方向导向配合，分离板安装架上可以设置电动推杆实现对分离板的驱动，当然上述电动推杆还可以是电机与齿轮齿条配合的驱动机构，此时分离板与土壤通道沿取样壳体横截面方向活动配合并在分离驱动机构的驱动下进入或退出土壤通道;环形腔体还可以为完全封闭式;上述分离驱动机构还可以只设置一个，此时卷辊上设置传动齿轮，而在分离驱动机构设有一个电机，电机通过齿轮链条带动所有的卷辊转动，此时梯度调节机构在调节分离板上下位置时应先使卷辊上的传动齿轮与齿轮链条分离;上述取样门及取土口也可以不设，取土时通过取样壳体的入土口逐级取土，首先将最底层的分离板退出土壤通道，取出最底层的土壤样品，然后从下往上依次取出土壤通道内的土壤样品；上述调节门也可以不设，此时上述调节管固定在取样壳体上切旋钮伸出调节门。
【主权项】
1.一种土壤取样方法，其特征在于，包括以下步骤:1)保证分离板处于取样壳体内的土壤通道外，将取样壳体插入地面下，使土壤通过取样壳体上的入土口进入取样壳体内的土壤通道;2)然后通过分离驱动机构驱动设置在取样壳体内的分离板或分离板动作端沿取样壳体横截面方向动作进入土壤通道对土壤通道内的土壤进行梯度分离；3)完成梯度分离后，将取样壳体从地面下提出，取出梯度分离后的土壤，完成取样。2.根据权利要求1所述的土壤取样方法，其特征在于:在步骤I)之前上下调节分离板的位置以确定土壤梯度。3.根据权利要求1或2所述的土壤取样方法，其特征在于:所述的分离板为卷装在卷辊上的弹性板，步骤2)中的分离驱动机构通过驱动卷辊的带动分离板的动作端进入土壤通道实现土壤的梯度分离。4.一种用于如权利要求1所述的土壤取样方法的土壤取样装置，包括沿上下方向延伸的取样壳体，取样壳体上设有入土 口，取样壳体内设有与入土 口连通的土壤通道，还包括用于对土壤通道内的土壤进行梯度分离的分离板，其特征在于:所述的分离板装配在取样壳体中，所述的分离板与土壤通道沿取样壳体横截面方向活动配合或者分离板具有能够沿取样壳体横截面方向动作的动作端，取样壳体内还设有用于驱动分离板或分离板的动作端沿取样壳体横截面方向进入或退出土壤通道以实现对土壤进行梯度分离的分离驱动机构。5.根据权利要求4所述的土壤取样装置，其特征在于:所述的取样壳体内设有取样管，所述的土壤通道为取样管的内腔，取样管上设有与分离板对应的分离板进出口，所述的分离板与分离驱动机构均处于取样管与取样壳体之间的腔体内。6.根据权利要求5所述的土壤取样装置，其特征在于:所述的取样管与取样壳体之间还设有与分离板对应上下活动装配在取样壳体上的分离板安装架和用于上下调节分离板位置的梯度调节机构，所述的分离板设置在对应的分离板安装架上，所述的梯度调节机构包括固设在分离板安装架上的调节座及用于将调节座和分离板固定架锁定在壳体上的锁紧机构。7.根据权利要求6所述的土壤取样装置，其特征在于:所述的锁紧机构包括设置在调节座上的调节旋钮和与调节旋钮传动连接的伸缩定位装置，所述的伸缩定位装置设有伸出位和缩回位，所述的梯度调节机构还包括至少两个沿上下方向布置与处于伸出位的伸缩定位装置挡止配合的定位结构，所述的伸缩定位装置处于缩回位时分离板安装架能够上下调-K-T O8.根据权利要求5所述的土壤取样装置，其特征在于:所述的取样管与取样壳体之间还设有与分离板对应且上下活动装配在取样壳体上的分离板安装架和用于上下调节分离板位置的梯度调节机构，所述的分离板设置在对应的分离板安装架上，分离板安装架上固设有沿上下方向延伸的齿轮条，所述的梯度调节机构包括转动装配在取样壳体上与齿轮条传动配合用于上下调节分离板的调节齿轮和与调节齿轮传动连接的调节手柄。9.根据权利要求4-8任一项所述的土壤取样装置，其特征在于:所述的取样管与取样壳体之间设有与分离板一一对应的卷辊，所述的分离板为卷装在卷辊上的弹性板，分离板具有能够沿取样壳体横截面方向动作的动作端，取样管与取样壳体之间还设有与分离板的动作端沿取样壳体横截面方向导向配合的导向件，分离驱动机构通过驱动卷辊使分离板的动作端在导向件的导向作用下沿取样壳体横截面方向进入或退出土壤通道以实现对土壤进行梯度分离。10.根据权利要求4-8任一项所述的土壤取样装置，其特征在于:所述的取样壳体底部设有空心钻头，所述的入土口设置在空心钻头上，所述的钻头内设有与土壤通道连通的进土通道。
【文档编号】G01N1/08GK105954060SQ201610426206
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】王俊, 陈勋, 冀福华, 张海洋, 房庆凯, 杜壮壮, 张宏, 李彰
【申请人】河南科技大学