一种土壤纵深分层前处理检测系统及其检测方法与流程

本发明属于土壤检测领域，特别涉及一种土壤纵深分层前处理检测系统及其检测方法。

背景技术：

在土壤检测中，不同的取样方式得到的土壤样品不同，导致的土壤成分含量检测结果存在不同的差异，为了对检测结果的准确性和可依据性，对于同一取样点，对该处不同深度层的土壤进行分别取样检测，可提高检测准确性以及分析土壤土质纵向物质含量。但是目前对于土壤的不同分层是通过挖取整个土壤结块，在进行人工分层，其过程复杂，工作量较大，取样困难。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种土壤纵深分层前处理检测系统及其检测方法，能够对同一取样点的纵深土壤进行快速分层取样处理。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种土壤纵深分层前处理检测系统，包括伸入地面以下钻取土壤样品的取样机构和设置在所述取样机构出土端的分样机构，所述分样机构将取样机构取出的土壤从上层至下层分割层若干份土壤样品；

所述取样机构包括绞龙钻杆和出土导向筒，所述出土导向筒同轴间隙设置在绞龙钻杆的外侧，且出土导向筒的顶端为出土口；所述分样机构包括取样箱、回转机构和分样容器，所述取样箱为开口朝上的环形筒体状结构，且所述出土导向筒和绞龙钻杆同轴穿过取样箱的底壁向上延伸设置，所述回转机构同轴且间歇性的转动设置在取样箱内，所述回转机构上圆周阵列设置有若干分样容器，且所述分样容器均位于出土口的下方；所述出土口的土壤通过回转机构的间歇性转动依次落入在各个取样容器内。

进一步的，所述回转机构包括驱动机构、回转座和弹性体，所述回转座为环形结构，所述驱动机构设置在回转座的内环与出土导向筒之间，所述回转座的底部设置有弹性体，所述回转座通过弹性体弹性支撑设置在取样箱内，且所述回转座通过若干分样容器重量增加而逐渐向下压缩所述弹性体，在所述回转座向下位移的同时，所述驱动机构间歇性的驱动所述回转座回转转动设置。

进一步的，所述驱动机构包括主动驱动机构和被动驱动机构，所述主动驱动机构设置在出土导向筒的外壁上，且所述主动驱动机构与绞龙钻杆同步转动设置，所述被动驱动机构包含回转环和间歇传动体，所述回转环间距套设在出土导向筒的外侧，且所述回转环设置在所述回转座的内环壁上，所述回转环的内环壁上设置有若干间歇传动体，若干所述间歇传动体以回转中心为轴线阶梯螺旋回转设置；所述主动驱动机构从下至上分别依次与各个间歇传动体对应传动设置。

进一步的，所述主动驱动机构包括主动齿轮、第一从动齿轮、随动体、传动轴和固定块，所述固定块凸设在出土导向筒的外侧壁上，所述传动轴沿平行于绞龙钻杆的轴向穿设设置在固定块上，且所述传动轴转动设置在所述固定块上，所述传动轴间距于出土导向筒侧壁，所述传动轴的上下两端分别设置有第一从动齿轮和随动体，所述绞龙转轴伸出至出土导向筒顶端的杆体上设置有主动齿轮，所述主动齿轮与第一从动齿轮啮合传动设置，且所述随动体与间歇传动体配合传动设置。

进一步的，所述随动体为圆柱齿轮结构，所述间歇传动体为弧形内齿状的齿条结构，且齿条结构的长度方向沿圆周方向设置，所述随动体与间歇传动体啮合传动设置；

若干所述间歇传动体在轴向方向上间距分布设置，随所述回转座的向下位移，若干所述间歇传动体从下至上依次与随动体啮合传动；若干所述间歇传动体在径向方向上圆周阵列设置，且各个所述间歇传动体分别各对应设置在两相邻的分样容器之间，且对应于出土口下方的所述分样容器通过所述随动体与间歇传动体啮合传动至偏离于出土口，且相邻的下一个分样容器转动至出土口的下方。

进一步的，所述间歇传动体圆周长度方向上的两端端点分别与各自对应的分样容器的几何中心点的连接延长线均通过绞龙钻杆的转轴中心；两两相邻的所述间歇性传动体之间的轴向间距值从下至上逐渐减小。

进一步的，所述弹性体包括导向杆和弹簧复位件，若干所述导向杆圆周阵列设置且活动穿设在回转座上，所述弹簧复位件套设在导向杆外侧，且所述弹簧复位件的一端连接在回转座的底部，且另一端连接在导向杆的底端；所述回转座与弹性复位件通过导向杆在轴向方向上弹性位移且周向方向上相对固定，所述弹性体跟随回转座转动。

进一步的，所述取样箱的底部设置有滑环和限位环，所述限位环为倒l形截面的环形结构，所述限位环为取样箱底壁之间形成限位槽，所述滑环为环形板体结构，且所述滑环同轴间隙套设在限位槽内，所述弹性体设置在滑环上，所述滑环与回转座同步转动。

进一步的，所述绞龙钻杆的顶端设置有破碎机构，所述破碎机构伸入在出土导向筒内，且所述破碎机构破碎出土口的土壤颗粒；所述破碎机构包括若干破碎刀片，所述破碎刀片的一端连接于绞龙钻杆上，且另一端向下延伸至出土口的下方。

一种土壤纵深分层前处理检测方法，包括以下步骤：

s1：清除地面表皮土壤和杂石，启动绞龙钻杆转动，然后将绞龙钻杆和出土导向筒的底端插入地面并向下按压，土壤通过绞龙钻杆和出土导向筒向上提升，在提升至靠近出土口时，绞龙钻杆上的若干破碎刀片在转动状态下对土壤块进行破碎和分割，破碎后的土壤颗粒从出土口落入在下方的分样容器内；

此时，所述绞龙钻杆带动主动齿轮驱动所述从动齿轮和随动体转动，且所述随动体位于回转环中最底层的间歇传动体下方；

s2：随着绞龙孔钻杆的继续下压钻探，对应的分样容器内的土壤颗粒逐渐增加，则回转座的整体重量逐渐增加，所述回转座逐渐压覆弹性体向下位移；

s3：当回转座下移预设距离后，位于回转环中最底层的间歇传动体与随动体接触并且相互啮合，所述随动体的转动驱动回转座圆周转动，且对应于出土口下方的第一个装有土壤颗粒的所述分样容器通过所述随动体与间歇传动体啮合传动至偏离于出土口，且相邻的下一个分样容器转动至出土口的下方；

s4：随着绞龙孔钻杆的继续下压钻探，第二个分样容器内的土壤颗粒逐渐增加，依次循环步骤s2-s4，直至绞龙钻杆下探至最大行程处，各分样容器内均收集有样品土壤颗粒；

s5：取样完成后，分别从取样箱内取出各分样容器，所述回转座在复位弹簧的作用下向上回弹复位；然后向各分样容器内加入提取溶液，搅拌混匀并静置获得上清液，再对上清液进行检测。

有益效果：本发明的通过绞龙钻杆和出土导向筒将取样点的土壤向上导出，并且通过所述分样机构将取样机构取出的土壤从上层至下层分割层若干份土壤样品；能够对同一取样点的纵深土壤进行快速分层取样处理，节省了人工分层以及挖取土壤结块的耗时和工作量。

附图说明

附图1为本发明的整体结构的立体结构示意图；

附图2为本发明的整体结构的立体结构的透视立体图；

附图3为本发明的整体结构的俯视图；

附图4为本发明的整体结构的a-a向半剖示意图；

附图5为本发明的分样容器均未容纳土壤颗粒状态示意图；

附图6为本发明的分样容器均容纳土壤颗粒状态示意图；

附图7为本发明的驱动机构、回转环和出土导向筒的装配示意图；

附图8为本发明的取样箱内部结构半剖立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至附图4所示，一种土壤纵深分层前处理检测系统，包括伸入地面以下钻取土壤样品的取样机构和设置在所述取样机构出土端的分样机构，所述分样机构将取样机构取出的土壤从上层至下层分割层若干份土壤样品；

所述取样机构包括绞龙钻杆1和出土导向筒2，所述出土导向筒2同轴间隙设置在绞龙钻杆1的外侧，且出土导向筒2的顶端为出土口3；所述分样机构包括取样箱5、回转机构6和分样容器4，所述取样箱5为开口朝上的环形筒体状结构，且所述出土导向筒2和绞龙钻杆1同轴穿过取样箱5的底壁向上延伸设置，所述回转机构6同轴且间歇性的转动设置在取样箱5内，所述回转机构6每次转动即使得一分样容器4填装预设分量的土壤颗粒，所述回转机构6上圆周阵列设置有若干分样容器4，且所述分样容器4均位于出土口3的下方，所述出土口3对应设置有导流管21，以将出土口3处的土壤颗粒导向各分样容器中；所述出土口3的土壤通过回转机构6的间歇性转动依次落入在各个取样容器内。由于取样土壤是从上至下依次钻取，则从出土口3排出的土壤颗粒也是从上至下进行分层，而在回转机构6间歇性转动的状态下，土壤颗粒依次分装在各分样容器内，可使得每个分样容器中均填装有部分土壤颗粒，从而将取样土壤进行分层处理。通过所述分样机构将取样机构取出的土壤从上层至下层分割层若干份土壤样品；能够对同一取样点的纵深土壤进行快速分层取样处理，节省了人工分层以及挖取土壤结块的耗时和工作量。

所述绞龙钻杆1的顶端设置有破碎机构，所述破碎机构伸入在出土导向筒2内，且所述破碎机构破碎出土口3的土壤颗粒；所述破碎机构包括若干破碎刀片23，所述破碎刀片23的一端连接于绞龙钻杆1上，且另一端向下延伸至出土口3的下方，从出土口3排出土壤之前，经过若干破碎刀片23进行破碎成土壤颗粒。将绞龙钻杆1和出土导向筒2的底端插入地面并向下按压，土壤通过绞龙钻杆和出土导向筒向上提升，在提升至靠近出土口3时，绞龙钻杆1上的若干破碎刀片23在转动状态下对土壤块进行破碎和分割，破碎后的土壤颗粒从出土口3落入在下方的分样容器4内。

如附图5至附图8所示，所述回转机构6包括驱动机构、回转座7和弹性体8，所述回转座7为环形结构，所述驱动机构设置在回转座7的内环与出土导向筒2之间，所述回转座7的底部设置有弹性体8，所述回转座8通过弹性体8弹性支撑设置在取样箱5内，且所述回转座7通过弹性体8上、下弹性位移，所述回转座7为环形板体结构，且所述回转座7的顶面凹设有若干圆周阵列设置的插槽孔，用于安装分样容器4，且所述回转座7通过若干分样容器4重量增加而逐渐向下压缩所述弹性体8，在所述回转座7向下位移的同时，所述驱动机构间歇性的驱动所述回转座7回转转动设置。在回转机构6间歇性转动的状态下，土壤颗粒依次分装在各分样容器内，可使得每个分样容器中均填装有部分土壤颗粒，从而将取样土壤进行分层处理。

所述驱动机构包括主动驱动机构和被动驱动机构，所述主动驱动机构设置在出土导向筒2的外壁上，且所述主动驱动机构与绞龙钻杆1同步转动设置，所述被动驱动机构包含回转环10和间歇传动体11，所述回转环10间距套设在出土导向筒2的外侧，且所述回转环10设置在所述回转座7的内环壁上，所述回转环10的内环壁上设置有若干间歇传动体11，若干所述间歇传动体11以回转中心为轴线阶梯螺旋回转设置，也即在轴向方向上圆周阵列设置，在圆周方向上圆周阵列设置；所述主动驱动机构从下至上分别依次与各个间歇传动体11对应传动设置。

所述主动驱动机构包括主动齿轮16、第一从动齿轮15、随动体12、传动轴14和固定块13，所述固定块13凸设在出土导向筒2的外侧壁上，所述传动轴14沿平行于绞龙钻杆1的轴向穿设设置在固定块13上，且所述传动轴14转动设置在所述固定块13上，所述传动轴14间距于出土导向筒2侧壁，所述传动轴14的上下两端分别设置有第一从动齿轮15和随动体12，所述绞龙转轴1伸出至出土导向筒2顶端的杆体上设置有主动齿轮16，所述主动齿轮与第一从动齿轮15啮合传动设置，且所述随动体12与间歇传动体11配合传动设置。

随着绞龙孔钻杆1的继续下压钻探，对应的分样容器4内的土壤颗粒逐渐增加，则回转座7的整体重量逐渐增加，所述回转座7逐渐压覆弹性体8向下位移；

当回转座7下移预设距离后，位于回转环10中最底层的间歇传动体11与随动体12接触并且相互啮合，所述随动体12的转动驱动回转座7圆周转动，且对应于出土口3下方的第一个装有土壤颗粒的所述分样容器4通过所述随动体12与间歇传动体11啮合传动至偏离于出土口3，且相邻的下一个分样容器4转动至出土口3的下方；

随着绞龙孔钻杆1的继续下压钻探，第二个分样容器4内的土壤颗粒逐渐增加，依次循环，直至绞龙钻杆1下探至最大行程处，各分样容器4内均收集有样品土壤颗粒。

所述随动体12为圆柱齿轮结构，所述间歇传动体11为弧形内齿状的齿条结构，且齿条结构的长度方向沿圆周方向设置，所述随动体12与间歇传动体11啮合传动设置；

若干所述间歇传动体11在轴向方向上间距分布设置，随所述回转座6的向下位移，若干所述间歇传动体11从下至上依次与随动体12啮合传动；若干所述间歇传动体11在径向方向上圆周阵列设置，且各个所述间歇传动体11分别各对应设置在两相邻的分样容器4之间，且对应于出土口3下方的所述分样容器4通过所述随动体12与间歇传动体11啮合传动至偏离于出土口3，且相邻的下一个分样容器4转动至出土口3的下方。所述间歇传动体11圆周长度方向上的两端端点11a、11b分别与各自对应的分样容器4的几何中心点的连接延长线均通过绞龙钻杆1的转轴中心；也即在轴向视角方向上，若干所述间歇传动体11的与另一相邻的间歇传动体11的首尾重合，使得若干间歇传动体11能形成一圆周分布，从而使得回转座7能圆周转动一圈。

所述弹性体8为线性弹性结构，随着压缩程度的增加，相同压力所造成的压缩量减小，因此两两相邻的所述间歇性传动体11之间的轴向间距值从下至上逐渐减小，从而使得每个分样容器4内的土壤颗粒重量相同。

所述弹性体8包括导向杆17和弹簧复位件18，若干所述导向杆17圆周阵列设置且活动穿设在回转座7上，所述弹簧复位件18套设在导向杆17外侧，且所述弹簧复位件18的一端连接在回转座7的底部，且另一端连接在导向杆17的底端；所述回转座7与弹性复位件18通过导向杆17在轴向方向上弹性位移且周向方向上相对固定，所述弹性体8跟随回转座7转动。所述取样箱5的底部设置有滑环20和限位环19，所述限位环19为倒l形截面的环形结构，所述限位环19为取样箱5底壁之间形成限位槽，所述滑环20为环形板体结构，且所述滑环20同轴间隙套设在限位槽内，所述弹性体8设置在滑环20上，所述滑环20与回转座7同步转动。在转动座重量逐渐增加时，弹性体8跟随转动，能够防止复位弹簧在转动时扭转变形，防止转动角度误差，且通过滑环20能够减小与取样箱5的摩擦力，保证回转座的稳定转动。

进一步的，一种土壤纵深分层前处理检测方法，包括以下步骤：

s1：清除地面表皮土壤和杂石，启动绞龙钻杆1转动，然后将绞龙钻杆1和出土导向筒2的底端插入地面并向下按压，土壤通过绞龙钻杆和出土导向筒向上提升，在提升至靠近出土口3时，绞龙钻杆1上的若干破碎刀片23在转动状态下对土壤块进行破碎和分割，破碎后的土壤颗粒从出土口3落入在下方的分样容器4内；

此时，所述绞龙钻杆1带动主动齿轮16驱动所述从动齿轮15和随动体12转动，且所述随动体12位于回转环10中最底层的间歇传动体11下方；

s2：随着绞龙孔钻杆1的继续下压钻探，对应的分样容器4内的土壤颗粒逐渐增加，则回转座7的整体重量逐渐增加，所述回转座7逐渐压覆弹性体8向下位移；

s3：当回转座7下移预设距离后，位于回转环10中最底层的间歇传动体11与随动体12接触并且相互啮合，所述随动体12的转动驱动回转座7圆周转动，且对应于出土口3下方的第一个装有土壤颗粒的所述分样容器4通过所述随动体12与间歇传动体11啮合传动至偏离于出土口3，且相邻的下一个分样容器4转动至出土口3的下方；

s4：随着绞龙孔钻杆1的继续下压钻探，第二个分样容器4内的土壤颗粒逐渐增加，依次循环步骤s2-s4，直至绞龙钻杆1下探至最大行程处，各分样容器4内均收集有样品土壤颗粒；

s5：取样完成后，分别从取样箱5内取出各分样容器4，所述回转座7在复位弹簧18的作用下向上回弹复位；然后向各分样容器4内加入提取溶液，搅拌混匀并静置获得上清液，再对上清液进行检测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。