一种土壤采样装置的制作方法

1.本实用新型涉及环境检测领域，具体涉及一种土壤采样装置。


背景技术：

2.土壤采样器是以满足土壤采样全层、等量、便捷的要求，为测土配方施肥、土壤监测等土肥工作解决难以实现的准确采集土壤样品的难题而设计的仪器。目前有较多学者利用x射线计算机断层成像技术：一种提供密度空间变化信息的非侵入性和非破坏性技术，成功地进行了三维成像和大孔隙的几何测量多孔介质。最新的一些研究使用x射线ct扫描来量化大孔隙特征，并将其与土壤水力功能联系起来。因此原状土柱的误差越小越好，对土壤结构的保持程度越强越好。
3.目前已有方法是机械砸取或手动按取以获得原状土柱，该方法仍存在一些不足：
4.1：目前大部分土壤采样器都无法做到精确采样指定深度土壤层的效果，此外对于采取的样品时也只能借助外部工具将土壤样品从土壤采样钻头在取出，使得样品采集不方便；
5.2：砸取原状土柱的采样方法会产生强烈震动，对土壤结构产生严重的破坏，难以保持土壤原结构，但土壤结构是该类样本的主要研究内容，震动对土壤结构及实验结果的影响将无法克服；
6.3：手动按取原状土柱对上方施加的力有一定的要求，不利于野外实验操作，且耗时耗力。


技术实现要素：

7.本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种土壤采样装置，具体技术方案如下：
8.一种土壤采样装置，包括采样架以及设置在采样架上的伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有升降杆；
9.还包括分别与升降杆底端可拆卸连接的采样钻头以及采样管，所述采样管的内腔顶侧设有距离传感器，所述采样架上设有控制模块，所述控制模块分别与伺服电机以及距离传感器电连接。
10.作为优选，所述升降杆的底端设有安装槽，所述采样钻头以及采样管的顶端均设有安装头。
11.作为优选，所述安装槽的内腔顶侧设有压力传感器。
12.作为优选，所述控制模块的信号输入端与压力传感器电连接。
13.作为优选，所述安装槽的槽壁设有多组弹簧弹珠。
14.作为优选，所述采样管的底端设有锯齿环。
15.作为优选，所述升降杆上设有辅助刻度。
16.作为优选，所述采样架的底端设有固定尖锥。
17.作为优选，所述升降杆的外侧套设有与其螺纹连接的水平锥齿轮，所述采样架上
设有伺服电机，所述伺服电机的输出端设有与水平锥齿轮啮合的垂直锥齿轮。
18.本实用新型具有以下有益效果：
19.本实用新型中采样人员可事先设定伺服电机的旋转圈数，进而控制采样管的进给深度；并且当伺服电机驱动升降杆使采样管直接进行土壤采样时，当采样管内的土壤深度到达预设深度，设置在采样管内腔顶侧的距离传感器则输出信号到伺服电机使伺服电机停止工作，克服了传统土壤采样器无法定深度采取土壤层样品的问题，同时还解决了样品采集后如何收集的问题。
20.并且本实用新型通过水平锥齿轮与垂直锥齿轮啮合，并将水平锥齿轮套设在升降杆外侧并与升降杆螺纹连接将垂直方向手摇的旋转力转化为水平方向的旋转力。因此通过锥齿轮与螺纹结构相结合将伺服电机输出的力传导为垂直向下的力，在有限的施加力前提下增强垂直向下的压力，同时保持采样管与土壤间不产生水平方向的滑动摩擦，以此排除因震动而产生对土壤结构的扰动，本实用新型通过该装置可以有效减小原状土柱采集过程中震动对内部土壤结构及孔隙的影响，摆脱了原始采集方法对土壤样品结构破坏的局限性，对原状土柱内土壤结构的保护性更强，适用范围更广。
附图说明
21.图1为本实用新型中一种土壤采样装置的结构示意图；
22.图2为图1中a处的局部放大图；
23.图3为本实用新型中升降杆与采样钻头的安装示意图；
24.图4为本实用新型中控制流程示意图。
25.图中：101
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采样架；102
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升降杆；103
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水平锥齿轮；104
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伺服电机；105
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垂直锥齿轮；106
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采样钻头；107
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采样管；108
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距离传感器；201
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安装槽；202
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安装头；203
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压力传感器；204
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控制模块；205
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弹簧弹珠；206
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锯齿环；207
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辅助刻度；208
‑
固定尖锥。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
27.实施例
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.本实用新型实施例中的一种土壤采样器，如图1到图4所示，包括用于固定在地面
上并起到支撑作用的采样架101以及设置在采样架101上的升降杆102，采样架101的形状为圆台状并且升降杆102与采样架101同轴线设置，同时升降杆102上设有用于辅助采样人员观察采样深度的辅助刻度207。采样架101底端设有四组均匀分布的固定尖锥208，本实用新型通过设置在采样架101底端的固定锥，便于工作人员将采样架101固定在采样地面，而不会在采样过程中发生位置偏移现象。
32.如图1到图3所示，并且采样管107的底端设有锯齿环206，用于提高采样管107在土壤采样过程中对土壤的切割效率以及采样效率。升降杆102底端设有分别与其可拆卸连接的采样管107以及采样钻头106，采样钻头106用于挖掘土层，采样管107用于土层采样。采样钻头106以及采样管107的顶端均设有用于固定的安装头202，升降杆102的底端设有与安装头202对应配合的安装槽201，同时安装槽201的内侧设有用于固定安装头202的弹簧弹珠205，由此实现了升降杆102与采样管107以及采样钻头106的可拆卸连接，便于工作人员安装以及拆卸采样管107。同时安装头202和安装槽201的截面形状为正六边形，避免采样管107在采样过程中发生位置偏移现象。
33.升降杆102的外侧套设有与其螺纹连接的水平锥齿轮103，采样架101上设有伺服电机104，伺服电机104的输出端设有与水平锥齿轮103啮合的垂直锥齿轮105；本实用新型通过水平锥齿轮103与垂直锥齿轮105啮合，并将水平锥齿轮103套设在升降杆102外侧并与升降杆102螺纹连接将垂直方向伺服电机104的旋转力转化为水平方向的旋转力。因此通过锥齿轮与螺纹结构相结合将传统手摇柄产生的力传导为垂直向下的力，在有限的施加力前提下增强垂直向下的压力，同时保持取样管与土壤间不产生水平方向的滑动摩擦，以此排除因震动而产生对土壤结构的扰动。
34.采样管107的内腔顶侧设有用于进行土壤深度检测的距离传感器108，距离传感器108的信号输出端与伺服电机104电连接。采样人员可事先设定伺服电机104的旋转圈数，进而控制采样管107的进给深度；并且当伺服电机104驱动升降杆102使采样管107直接进行土壤采样时，当采样管107内的土壤深度到达预设深度，设置在采样管107内腔顶侧的距离传感器108则输出信号到伺服电机104使伺服电机104停止工作，克服了传统土壤采样器无法定深度采取土壤层样品的问题，同时还解决了样品采集后如何收集的问题。
35.如图2所示，同时安装槽201的内腔顶侧设有压力传感器203，本实用新型还包括控制模块204，控制模块204的信号输入端分别与距离传感器108以及压力传感器203电连接，控制模块204的信号输出端与伺服电机104电连接。当采样钻头106以及采样管107在钻取采样过程中遇到硬度较高的土层或石块时，采样钻头106以及采样管107受到较大的压力阻挡并传递至安装槽201内的压力传感器203，压力传感器203则传递信号至控制模块204，控制模块204则控制伺服电机104停止工作，避免采样钻头106以及采样管107在钻取采样过程中遇到硬度较高的土层或石块等意外情况时，由于强制继续工作而发生损坏，提高了本实用新型的设备安全性以及使用寿命。
36.本实用新型中采样人员可事先设定伺服电机104的旋转圈数，进而控制采样管107的进给深度；并且当伺服电机104驱动升降杆102使采样管107直接进行土壤采样时，当采样管107内的土壤深度到达预设深度，设置在采样管107内腔顶侧的距离传感器108则输出信号到伺服电机104使伺服电机104停止工作，克服了传统土壤采样器无法定深度采取土壤层样品的问题，同时还解决了样品采集后如何收集的问题。并且本实用新型通过水平锥齿轮
103与垂直锥齿轮105啮合，并将水平锥齿轮103套设在升降杆102外侧并与升降杆102螺纹连接将垂直方向手摇的旋转力转化为水平方向的旋转力。因此通过锥齿轮与螺纹结构相结合将伺服电机104输出的力传导为垂直向下的力，在有限的施加力前提下增强垂直向下的压力，同时保持采样管107与土壤间不产生水平方向的滑动摩擦，以此排除因震动而产生对土壤结构的扰动，本实用新型通过该装置可以有效减小原状土柱采集过程中震动对内部土壤结构及孔隙的影响，摆脱了原始采集方法对土壤样品结构破坏的局限性，对原状土柱内土壤结构的保护性更强，适用范围更广。
37.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。