专利名称：便携式全项目快速土壤养分测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型便携式快速土壤养分测定仪，特别是一种测试项目更加全面、测试精度高、测试速度更快捷的便携式全项目快速土壤养分测定仪。
在养分测量中，最关键的是光强控制，由于不同的测量项目要求使用不同颜色的滤光片来获得所需单色光，不同颜色的滤光片对光强的削弱作用相差很大，为了提高测量精度，应保证在不同的滤光片下，都能得到必要的光强，即要求光源的灯电功率的大小可以控制，而目前公知的速测仪大都没有解决好光源恒功率的问题。
我国通用的碱解氮测定方法是碱解扩散法，需在烘箱中保温24小时，不适于在速测中采用，目前公知的速测仪，由于缺乏碱解氮的速测方法及配套器皿致使土壤分析中的这一重要测试项目无法快速测定，并且目前公知的速测仪在对土壤养分的浸提上仍多采用各种养分成分分别浸提，例如对土壤速效氮、磷、钾分别提取，效率不高，且测试速度缓慢，因此，开发研制一种测试项目齐全、测试精度高、速度快捷，适于农村经济形势和环境条件的便携式全项目快速土壤养分测定仪势在必行。为此这一仪器的开发也列入了国家科技部科技攻关项目计划，本实用新型即为该攻关项目成果。
(三)实用新型内容本实用新型的目的是提供一种测试项目齐全、精度高、速度快捷，适于广大基层单位和农村使用的价格低廉的便携式全项目快速土壤养分测定仪。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是1.滤光式光电比色计的光路系统中的波长选择机构采用双轮旋转式滤光片架，双轮旋转式滤光片架由两个装有多个滤光片的滤光片轮、轮轴和旋转定位装置组成，滤光片轮装在轮轴上，定位装置装在轮子下方或侧方，对比单轮或固定式滤光片轮，双轮旋转式滤光片架可装载更多不同波长范围的滤光片，扩展便携式快速土壤养分测定仪的测试项目。
2.光电比色计采用光强控制电路，由微处理器MCU控制下的两个数字电位计和普通MOSFET及光源灯泡构成，MCU通过I/O数据、地址及控制总线与控制电路相连，MCU根据所用MOSFET的特性调节数字电位计R1为MOSFE在可变电阻区内选择合适的静态工作点，然后根据不同的测量项目，MCU调整数字电位计R2，从而调整加在灯泡和MOSFET上的电压，使MOSFET的工作点落在可变电阻区区段的某一点，在这个区域里，MOSFET的漏极电流ID随漏源电压VDS的增加而线性上升，例如，紫光测量时，工作点位置较高，以便获得较大的漏极电流ID，亦即灯泡电流；而红光测量时，工作点位置较低，可获得较小的ID，此电路可自行调整光源灯泡的电压、电流，在测量的过程中动态的稳定光强。
3.提出了一种简易碱解蒸馏法速测碱解氮，在速测分析方法中的简易碱解蒸馏法当中，使用普通三角瓶或试管，三角瓶或试管上装有碱解氮专用蒸馏管，三角瓶或试管内装入受试土样和水解剂、还原剂(试剂用法、用量同国家标准GB7849-87)，蒸馏管下方吸收瓶内装入浓度为0.1～1％的硫酸或硼酸溶液，在电炉上或其它热源上加热三角瓶或试管，使三角瓶或试管内溶液保持沸腾，持续7分钟，即完成碱解蒸馏过程，简易碱解蒸馏法速测使碱解氮由常规测定的24小时缩短到1小时。
4.碱解氮专用蒸馏管一端为一带橡胶塞或磨口玻璃塞的玻璃弯管，弯管的另一端具有膨大的肚子和较细的收口，其下端连接一个小瓶，小瓶可与蒸馏管连为一体，也可不相连，碱解氮专用蒸馏管使本实用新型具有了碱解氮测定功能。
5.在便携式快速土壤养分测定仪配套药剂中，配备土壤养分联合浸提剂，有两种，一种是适用于北方中性、石灰性土壤的联合浸提剂，由碳酸氢钠、碳酸钠、硫酸钠、醋酸钠组成，各成分所占比例依次为30～50、0～20％、50～80％、0～20％，另一种是用于南方酸性土壤的联合浸提剂，由氟化钠、醋酸钠、硫酸钠、EDTA、氯化钠组成，各成分所占比例依次为0～20％、10～60％、10～60％、0～5％、10～15％，配制成水溶液后，这两种浸提剂均可同时快速、高效提取土壤中的多种有效成分，如可同时提取土壤中的铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、部分中微量元素，节省了大量前处理时间，从而加快了测试速度。
本实用新型具有有益的积极效果1.运用双轮旋转式滤光片架，增加了滤光片个数，增大了光电比色计可选择的波长范围，扩展了测试项目，使速测仪由专项或多项土壤养分测定仪成为全项目测定仪，例如可进行多种中、微元素的快速比色测定，也可进行硝态氮、有机质等的快速比色测定，光电比色计采用了光源恒功率技术，提高了测试精度。
2.改进、完善便携式快速土壤养分测定仪的配套器皿，成功地解决了碱解氮的快速测定的难题，而碱解氮测定是指导施肥的重要依据，过去所知同类型的速测仪均不能进行碱解氮的快速比色测定，碱解氮的常规测定则需要24小时以上，在本实用新型中配用专用碱解氮蒸馏管后，可在一个小时内完成测试，比常规测定提高效率近30倍，因此本实用新型对测土施肥有着重要的意义。
3.采用联合浸提剂大大节约了前处理时间，提高了效率，而目前所知同类型的仪器则均采用单个养分分别浸提，每种养分要浸提30分钟，本实用新型使用联合浸提剂，5分钟内可完成铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾的联合浸提，效率提高了近20倍。
4.本实用新型价位低、配套齐全、易于携带，适于广大基层单位及广大农村开展测土配方施肥、土壤肥力调查、土壤环境监测等相关工作。
图7、8为碱解氮专用蒸馏管的两种实施例，图中15为带橡胶塞的玻璃弯管，16为15的膨大肚，17为吸收瓶，18为三角瓶，19为橡胶塞，20为带磨口玻璃塞的玻璃弯管，24为20的膨大肚，22为磨口玻璃塞，21为与20连成一体的吸收器皿，23为一磨口试管，18、23中盛放土壤样品和化学试剂溶液，17、21中盛放吸收溶液。
本实例中由碳酸氢钠、碳酸钠、硫酸钠、醋酸钠分别占40％、6％、50％、4％混合成北方联合浸提剂粉剂，使用时，取93.5克，该粉剂加蒸馏水定容至1000ml即可用于中性、石灰性土壤养分浸提，由氟化钠、醋酸钠、硫酸钠、EDTA、氯化钠分别占20％、28％、45％、2％、5％混合成南方联合浸提剂粉剂，使用时取21克该种粉剂，加5.8ml浓硫酸再加蒸馏水定容至1000m1，即可用于酸性土壤养分的联合浸提。
本实例中的光强控制电路由8051微处理器MCU控制下的两个数字电位计和场效应管MOSFET及光源灯泡构成(见图9)，可调电源模块DC-DC接于数字电位计R2两端，R2一端串接R再接于地，R2另一端串联电源灯泡再接于MOSFET SK1059的漏极D，SK1059的源极S与R1一端同接于地，栅极G接R1可变端，R1另一端接VDD，控制电路通过I/O数据、地址及控制总线与MCU相连。
权利要求1.一种便携式全项目快速土壤养分测定仪，是由光路系统、电路系统及外壳组成的滤光式光电比色计，其特征是光路系统中有波长选择机构，电路系统中有光强控制电路。
2.根据权利要求1所述的便携式全项目快速土壤养分测定仪，其特征是波长选择机构为一双轮旋转式滤光片架，由两个装有多个滤光片的滤光片轮、轮轴和旋转定位装置组成，滤光片轮装在轮轴上，定位装置在轮子下方或其侧方，定位装置由定位小钢球和弹簧组成。
3.根据权利要求1所述的便携式全项目快速土壤养分测定仪，其特征是光强控制电路由微处理器MCU，数字电位计R1、R2，场效应管MOSFET、可调电源模块及光源灯泡组成，可调电源模块DC-DC接于数字电位计R2两端，R2一端串接一电阻R再接于地，R2另一端串联光源灯泡再接于MOSFET的漏极D，MOSFET的源极S与R1一端同接于地，栅极G接R1可变端，R1另一端接电源VDD，R1、R2通过I/O数据、地址及控制总线与微处理器相连。
专利摘要本实用新型涉及一种快速土壤养分测定仪，特别是涉及一种可快速测定碱解氮和其它更多项目的便携式全项目快速土壤养分测定仪，其滤光式光电比色计中含有双轮旋转式滤光片轮架，采用光源恒功率技术，速测方法中含有简易蒸馏法，配套器皿中含有碱解氮专用蒸馏管，配套药剂含有土壤养分联合浸提剂，该土壤养分快速测定仪测试项目全、精度高、速度快、价格低且易于携带，适合在我国基层实验室和广大农村中推广应用。
文档编号G01N21/25GK2543062SQ02228899
公开日2003年4月2日 申请日期2002年4月1日 优先权日2002年4月1日
发明者段铁城, 胡建东, 肖建军, 朱秀红, 孙玉峰, 贾炜, 杨剑飞 申请人:河南农大机电技术开发中心