本发明涉及土壤取样技术领域，具体为用于土壤重金属污染检测的快速取样装置。
背景技术：
土壤重金属污染检测的主要步骤：在进行污染场地土壤环境调查项目时，进行土壤样品采样以后，样品要进入实验室进行检测，使土壤样品中的重金属元素溶解到酸溶液中，上机测试得到检测数据，再经过数据处理得到土壤样品中的重金属含量，进而可以对土壤样品是否受到重金属污染以及污染程度如何进行评价，其中，最为重要的就是土壤的取样，土壤取样的质量也关乎着整个检测结果的精度。
为了满足土壤取样全层、等量、便捷的要求，为测土的重金属含量的污染性问题，解决了难以实现的准确采集土壤样品的难题。人们采用了土壤取样器对土壤进行取样研究。现在的土壤取样器，主要为简易式的t型取样器或是其它简单的土壤取样装置，这些取样装置对于一些浅层的土壤取样是可以较为方便的进行操作，但是遇到对深层土壤的取样操作过程中，这些简易的取样装置无法较好的完成深层土壤的取样操作，如何有效的对深层的土壤进行取样操作成为一个需要解决的问题，而且对于不同土质土壤取样的装置改进问题。
为了解决上述问题，在现有技术中，如申请号为201620928744.4公开的一种土壤污染重金属取样设备，结构简单，使用方便，设计巧妙，具有很强的实用性，能够保证土壤样品的连续性和完整性，并且不需要工人手动的采取样品，利用异步电机作为动力源，从而完成取样过程，降低了工人的劳动强度，提高了工人取样的效率；又如申请号为201610137227.x公开的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置及取样方法，在不破坏湿地结构的情况下可重复、方便的获得人工湿地含重金属基质样品，满足在人工湿地运行过程中对各水质参数、植物生长、微生物分布以及湿地基质堵塞情况等进行监测，为研究人工湿地基质重金属迁移转化规律提供保障；且取样装置制作简单、成本低，操作方便。
但是综合上述技术方案和现有技术手段，取样还存在下述几点的问题：
(1)传统的土壤采样装置采样量少，采样手工取样采样效率低下难以满足现在高效率工作的要求；
(2)现有土壤采样技术不能根据不同土质要求变化应有的形态采样，软质土壤与板结土壤未能区别对待，造成取样的样品难以收集或者取样困难，导致取样效率低下；
(3)现有大型土壤采样装置一般未设置移动装置采用车辆承载，或者采用普通的万向轮作为移动，难以应对比较湿滑的土壤表面，导致难以移动，甚至难以作业。
(4)现有的土壤采样装置采集土壤大都基于土壤表层，对于土壤较深的地方难以取样，而且对于不同土层的样品没有精确测量数据支持，导致土壤样品采集分析过程存在模糊与空白。
技术实现要素：
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种用于土壤重金属污染检测的快速取样装置，既解决了传统的土壤采样装置采样量少，采样手工取样采样效率低下难以满足现在高效率工作的要求的问题，又解决了现有土壤采样技术不能根据不同土质要求变化应有的形态采样，软质土壤与板结土壤未能区别对待，造成取样的样品难以收集或者取样困难，导致取样效率低下的问题，不仅克服了现有大型土壤采样装置一般未设置移动装置采用车辆承载，或者采用普通的万向轮作为移动，难以应对比较湿滑的土壤表面，导致难以移动，甚至难以作业等问题，而且还克服现有的土壤采样装置采集土壤大都基于土壤表层，对于土壤较深的地方难以取样，而且对于不同土层的样品没有精确测量数据支持，导致土壤样品采集分析过程存在模糊与空白的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于土壤重金属污染检测的快速取样装置，包括动力装置架，所述动力装置架上的右端固定设置有伺服电机，所述伺服电机的上方连接有电机转盘，所述电机转盘左侧的水平方向设置有转机转盘，所述电机转盘与所述转机转盘之间通过传动带连接，所述转机转盘下端连接有圆柱状旋转轴，所述旋转轴的中间部位的外端设置有一层转轴固定罩，所述转轴固定罩的左侧设置有控制所述旋转轴高度的高度调节组件，所述伺服电机的正下方设置有棱柱状的支撑架，所述转轴固定罩的底端面中点处设置有螺旋紧固扣，所述螺旋紧固扣的下端连接有采样钻头，所述采样钻头的下端连接有装置底座，所述装置底座上对应于所述采样钻头正下端的位置处设置有钻头通孔，所述装置底座的正下方设置有履带。
作为本发明一种优选的技术方案，所述旋转轴与所述动力装置架的底端面连接处之间设置有紧固环。
作为本发明一种优选的技术方案，所述采样钻头的水平右端设置有灰尘清理座，所述灰尘清理座的内部设置有吹风扇，所述灰尘清理座的最左侧设置有吹风口，所述灰尘清理座的最右端处设置有进气口。
作为本发明一种优选的技术方案，所述螺旋紧固扣的左右两端各设置有一个防跑偏固定块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高度调节组件包括圆盘形手转盘，所述手转盘的圆心处设置有转盘转轴，所述手转盘上均匀设置有旋转杆，所述旋转杆的外端点处设置有手握球，所述手转盘的边缘处设置有手转盘锯齿，所述手转盘锯齿的左侧设置有对应手转盘锯齿的侧壁调节齿带，所述侧壁调节齿带的左侧设置有齿带固定板，所述齿带固定板的左侧设置有侧壁，所述侧壁的底端连接有底端固定块，所述底端固定块上设置有若干固定螺丝，所述旋转杆的外表面设置有一层防滑套。
作为本发明一种优选的技术方案，所述螺旋紧固扣包括上下两端的侧壁板，两各所述侧壁板的中间设置有螺旋孔座，所述螺旋孔座的几何中心处设置有螺旋孔。
作为本发明一种优选的技术方案，所述螺旋孔座的左右两端均设置有扁平凹状的紧固卡扣。
作为本发明一种优选的技术方案，所述采样钻头包括普通土壤采样钻头和板结土壤采样钻头，其中普通土壤采样钻头包括第一旋紧螺纹头，所述第一旋紧螺纹头的下端连接有旋转杆，所述旋转杆内部的左右内表面处设置有长筒状样品存放槽，两个所述样品存放槽夹持的中间位置设置有杆芯，所述杆芯的外表面处设置有刻度标尺，所述杆芯的底端连接有杆芯压块，所述杆芯压块的下端设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的下端连接有破土层头。
作为本发明一种优选的技术方案，所述破土层头包括两片破土刀片，两片所述破土刀片之间设置有刀片缺口，所述破土层头的内部表面上设置有样品进入槽。
作为本发明一种优选的技术方案，板结土壤采样钻头包括第二旋紧螺纹头，所述第二旋紧螺纹头的下端连接有螺旋转子座，所述螺旋转子座的下端连接有螺旋转子本体，所述螺旋转子本体内部的最右端设置有样品存储间，所述样品存储间的最下端设置有样品进口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在动力装置架上的右端固定设置有伺服电机，伺服电机的上方连接有电机转盘，电机转盘左侧的水平方向设置有转机转盘，电机转盘与转机转盘之间通过传动带连接，转机转盘下端连接有圆柱状旋转轴，旋转轴的中间部位的外端设置有一层转轴固定罩，转轴固定罩的左侧设置有控制旋转轴高度的高度调节组件，伺服电机的正下方设置有棱柱状的支撑架，转轴固定罩的底端面中点处设置有螺旋紧固扣，螺旋紧固扣的下端连接有采样钻头，采样钻头的下端连接有装置底座，装置底座上对应于采样钻头正下端的位置处设置有钻头通孔，利用电机传动方式代替传统的人工采集大大提高了采样的效率；
(2)本发明通过将采样钻头分为普通土壤以及板结土壤的双重设计，既能够轻松破除板结土壤层，又能准确地采集普通突然不同深度土壤样本，解决了现有土壤采样技术不能根据不同土质要求变化应有的形态采样，软质土壤与板结土壤未能区别对待，造成取样的样品难以收集或者取样困难，导致取样效率低下的问题；
(3)本发明利用采样钻头的下端连接有装置底座，装置底座上对应于所述采样钻头正下端的位置处设置有钻头通孔，装置底座的正下方设置有履带，利用履带代替传统的万向轮设计，保证了本发明装置在不同恶劣环境下都能实现装置正常移动，避免了采集样品局限性解决了现有大型土壤采样装置一般未设置移动装置采用车辆承载，或者采用普通的万向轮作为移动，难以应对比较湿滑的土壤表面，导致难以移动，甚至难以作业的难题；
(4)本发明利用高度调节组件包括圆盘形手转盘，手转盘的圆心处设置有转盘转轴，手转盘上均匀设置有旋转杆，旋转杆的外端点处设置有手握球，手转盘的边缘处设置有手转盘锯齿，手转盘锯齿的左侧设置有对应手转盘锯齿的侧壁调节齿带，侧壁调节齿带的左侧设置有齿带固定板，齿带固定板的左侧设置有侧壁，侧壁的底端连接有底端固定块，底端固定块上设置有若干固定螺丝这样的设计，能够自由调节采样装置在土壤中不同深度的采集，能够采集到以往装置难以达到的深度区域，解决了现有的土壤采样装置采集土壤大都基于土壤表层，对于土壤较深的地方难以取样，而且对于不同土层的样品没有精确测量数据支持，导致土壤样品采集分析过程存在模糊与空白的问题。
附图说明
图1为本发明的基本结构示意图；
图2为本发明的高度调节组件正面结构示意图；
图3为本发明的高度调节组件内部结构示意图；
图4为本发明的普通土壤采样钻头结构示意图；
图5为本发明的板结土壤的采样钻头结构示意图；
图6为本发明的螺旋紧固扣结构示意图。
图中：1-动力装置架；2-伺服电机；3-电机转盘；4-传动带；5-转机转盘；6-紧固环；7-旋转轴；8-转轴固定罩；9-高度调节组件；10-支撑架；11-灰尘清理座；12-采样钻头；13-装置底座；14-螺旋紧固扣；
901-手转盘；902-转盘转轴；903-旋转杆；904-手握球；905-手转盘锯齿；906-侧壁调节齿带；907-齿带固定板；908-侧壁；909-底端固定块；910-固定螺丝；911-防滑套；
1101-吹风扇；1102-吹风口；1103-进气口；
1201-第一旋紧螺纹头；1202-旋转杆；1203-样品存放槽；1204-刻度标尺；1205-杆芯；1206-杆芯压块；1207-压缩弹簧；1208-破土层头；1209-样品进入槽；1210-破土刀片；1211-刀片缺口；1212-第二旋紧螺纹头；1213-螺旋转子座；1214-螺旋转子本体；1215-样品存储间；1216-样品进口；
1301-钻头通孔；1302-履带；
1401-防跑偏固定块；1402-侧壁板；1403-紧固卡扣；1404-螺旋孔座；1405-螺旋孔。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种用于土壤重金属污染检测的快速取样装置，包括动力装置架1，所述动力装置架1上的右端固定设置有伺服电机2，所述伺服电机2的上方连接有电机转盘3，所述电机转盘3左侧的水平方向设置有转机转盘5，所述电机转盘3与转机转盘5之间通过传动带4连接，所述转机转盘5下端连接有圆柱状旋转轴7，所述旋转轴7的中间部位的外端设置有一层转轴固定罩8，所述转轴固定罩8的左侧设置有控制旋转轴7高度的高度调节组件9，所述伺服电机2的正下方设置有棱柱状的支撑架10，所述转轴固定罩8的底端面中点处设置有螺旋紧固扣14，所述螺旋紧固扣14的下端连接有采样钻头12，所述采样钻头12的下端连接有装置底座13，所述装置底座13上对应于所述采样钻头12正下端的位置处设置有钻头通孔1301，利用电机传动方式代替传统的人工采集，大大提高了采样的效率，所述装置底座13的正下方设置有履带1302，利用履带代替传统的万向轮设计，保证了本发明装置在不同恶劣环境下都能实现装置正常移动，避免了采集样品局限性，能够前往一些机器难以采集的区域进行样品收集。装置底座13内设置有相关履带1302驱动装置，动力源为燃油发动机，加上相关齿轮、皮带，滚轮等传动设备组合成驱动履带1302运作。伺服电机2、吹风扇1101的动力为蓄电池提供。
其中，伺服电机2是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
土壤采集大体流程为：启动动力装置架1上的伺服电机2，使得伺服电机2的上方连接的电机转盘3通过传动带4带动转机转盘5，其中转机转盘5会带动旋转轴7转动，当旋转轴7转动时会带动旋转轴7下端的采样钻头12转动，此时调节高度调节组件9间接控制采样钻头12深入土壤的深度，进而采集土壤样本。
如图1所示，本发明中所述旋转轴7与所述动力装置架1的底端面连接处之间设置有紧固环6，紧固环6的设置保证了旋转轴7的稳固性，避免旋转轴7左右晃动影响采集效果。
如图1所示，本发明中所述采样钻头12的水平右端设置有灰尘清理座11，所述灰尘清理座11的内部设置有吹风扇1101，所述灰尘清理座11的最左侧设置有吹风口1102，所述灰尘清理座11的最右端处设置有进气口1103，吹风扇1101吹出的风从吹风口1102吹到采样钻头12的表面，能够有效清除采样钻头12表面上的灰尘，避免了杂物污染样本。
如图1所示，本发明中所述螺旋紧固扣14的左右两端各设置有一个防跑偏固定块1401，有效地固定螺旋紧固扣14，防止螺旋紧固扣14在工作时跑偏。
如图2与图3所示，本发明中所述高度调节组件9包括圆盘形手转盘901，所述手转盘901的圆心处设置有转盘转轴902，所述手转盘901上均匀设置有旋转杆903，所述旋转杆903的外端点处设置有手握球904，所述手转盘901的边缘处设置有手转盘锯齿905，所述手转盘锯齿905的左侧设置有对应手转盘锯齿905的侧壁调节齿带906，所述侧壁调节齿带906的左侧设置有齿带固定板907，所述齿带固定板907的左侧设置有侧壁908，所述侧壁908的底端连接有底端固定块909，所述底端固定块909上设置有若干固定螺丝910；
高度调节组件9的工作过程是，首先手握住手握球904或者旋转杆903，转动手转盘901，使得手转盘901绕着转盘转轴902旋转，当转盘转轴902旋转时，转盘转轴902上的手转盘锯齿905会咬合齿带固定板907上的侧壁调节齿带906。
能够自由调节采样装置在土壤中不同深度的采集，能够采集到以往装置难以达到的深度区域，由于现有的土壤采样装置采集土壤大都基于土壤表层，对于土壤较深的地方难以取样，而且对于不同土层的样品没有精确测量数据支持，导致土壤样品采集分析过程存在模糊与空白的，那么高度调节组件就有效克服了现有装置的不足，实现了土壤样品采集方面的飞跃。
如图2所示，本发明中所述旋转杆903的外表面设置有一层防滑套911，避免人手与所述旋转杆903直接接触造成人手受伤情况发生。
如图4所示，本发明中采样钻头包括普通土壤采样钻头和板结土壤采样钻头，既能够轻松破除板结土壤层，又能准确地采集普通突然不同深度土壤样本，实现了土壤采样技术能根据不同土质要求变化应有的形态采样，软质土壤与板结土壤实现区别对待，针对不同土壤采用不同方法灵活使用，效率较高。
其中，普通土壤采样钻头包括第一旋紧螺纹头1201，所述第一旋紧螺纹头1201的下端连接有旋转杆1202，所述旋转杆1202内部的左右内表面处设置有长筒状样品存放槽1203，两个所述样品存放槽1203夹持的中间位置设置有杆芯1205，所述杆芯1205的外表面处设置有刻度标尺1204，所述杆芯1205的底端连接有杆芯压块1206，所述杆芯压块1206的下端设置有压缩弹簧1207，所述压缩弹簧1207的下端连接有破土层头1208；
普通土壤采样钻头的工作过程是，通过第一旋紧螺纹头1201将整个采样钻头12固定在螺旋紧固扣14上，此时旋转杆1202旋转带动下端的破土层头1208转动，此时收集的样品可储存在旋转杆1202内部的左右内表面处设置的长筒状样品存放槽1203内，由于样品存放槽1203夹持的中间位置设置有杆芯1205且杆芯1205上设置有刻度标尺1204，能够获得土壤样品在不同深度重金属的污染程度，在旋转采集时压缩弹簧1207会提供一定的缓冲效果，避免刚性折断情况的发生。杆芯1205的底端连接的是杆芯压块1206，杆芯压块1206下端连接的是一段圆柱杆，杆的外表面设置有压缩弹簧1207，杆芯压块1206上设置有连通孔，该连通孔可穿过圆柱杆，但是会被压缩弹簧1207阻挡，圆柱杆下端连接有破土层头1208，该结构可保证设备采样过程中，杆芯压块1206结合压缩弹簧1207减缓部分冲击力。长筒状样品存放槽1203采用两个半筒通过咬合螺丝连接在一起，形成一个密封整体，有效避免土壤样本受到离心力甩出的情况。而且取得的土壤可以整体放置到备好的平整纸张上，通过对比刻度标尺1204的刻度可以清晰地观测到土壤所在的深度。刻度标尺1204的作用，是在取出样品后对比，使用时，操控采样钻头12只需保证采样钻头12在最大深度范围内取样即可。
如图4所示，本发明中普通土壤采样的破土层头1208包括两片破土刀片1210，两片破土刀片1210之间设置有刀片缺口1211，所述破土层头1208的内部设置有样品进入槽1209，两片破土层头1208破开土质，刀片缺口1211可以切割比较湿润的土壤同时也能清除土壤中的丝状杂质，样品在破土刀片1210向下旋转破土时，进入破土层头1208内部的样品进入槽1209中，以实现样品进入的功能。
如图5所示，本发明中板结土壤采样钻头包括设置于顶端的第二旋紧螺纹头1212，所述第二旋紧螺纹头1212的下端连接有螺旋转子座1213，所述螺旋转子座1213的下端连接有螺旋转子本体1214，所述螺旋转子本体1214内部的最右端设置有样品存储间1215，所述样品存储间1215的最下端设置有样品进口1216；得到的土壤样品相应地对比刻度标尺1204的刻度，便可以清晰地观测到土壤所在的深度。
板结土壤采样钻头工作过程是，首先同样是将第二旋紧螺纹头1212固定在螺旋紧固扣14上，由于板结土壤难以破开，所以采用螺旋头状的采样钻头12进行破土，第二旋紧螺纹头1212旋转带动螺旋转子座1213转动，当螺旋转子座1213旋转时，带动整个螺旋转子本体1214转动，螺旋转子本体1214的底端破开硬土层，样品进口1216处会采集样品，然后利用离心力的作用使得样品存储于样品存储间1215中，达到板结土壤样品的采集。
如图6所示，本发明中所述螺旋紧固扣14包括上下两端的侧壁板1402，两个侧壁板1402的中间设置有螺旋孔座1404，螺旋孔座1404的几何中心处设置有螺旋孔1405，螺旋紧固扣14的作用首先是避免了左右晃动，影响采集过程，第二用于方便更换采样钻头12，达到针对不同土质采集的任务。
如图6所示，本发明中所述螺旋孔座1404的左右两端均设置有扁平凹状的紧固卡扣1403，紧固卡扣1403保证了螺旋孔座1404的稳定。