一种土壤环境检测装置及其检测方法与流程

1.本发明涉及土壤检测技术领域，具体地说，涉及一种土壤环境检测装置及其检测方法。


背景技术：

2.土壤的含水量是检测的一个重要标准，因为在农业领域土壤内的水分对植物的生长尤为重要，而且水分也是决定土壤介电常数的主要因素，所以现有技术中通常都是测量土壤的介电常数，通过介电常数直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。
3.现有的土壤检测设备在使用时通常采用钻入的方式进行取土，然后供设备自身进行检测，具体采用频域反射原理(fdr)，即输出一定频率的谐波，再形成一个谐波电路，由于土壤介电常数的变化通常取决于土壤的含水量，由谐波电路输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量。
4.但是在检测时是通过土壤自身形成一个电容，这时候土壤的颗粒度对检测结果就会产生影响，因为颗粒度不够的话，土壤形成的电容就不够均匀，而且现有的土壤采集端对对面破坏程度较大。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种土壤环境检测装置及其检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种土壤环境检测装置，其包括内部搭载有介电常数检测构件的检测柄体，所述检测柄体的底部设置有土壤采集机构，所述土壤采集机构用于对其接触地面的土壤进行采集，并将采集的土壤输送至所述检测柄体内，以供所述介电常数检测构件进行检测，具体的：所述土壤采集机构包括外筒体和设置在外筒体内的内筒体，所述外筒体和内筒体之间形成采集通道，所述外筒体内侧壁上设置有外驱部，所述内筒体的外侧壁上设置有内驱部，所述外筒体和内筒体在采集土壤时朝不同的方向转动，以在所述外驱部和内驱部的作用下使采集通道对土壤进行输送，在输送的同时使土壤进行碰撞。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述检测柄体的底部设置有底槽，所述外筒体和内筒体均转动连接在底槽内。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述检测柄体内位于底槽顶部的位置设置有检测腔室，所述检测腔室内相对的两侧均设置有检测头，通过所述检测腔室对采集通道内输送的土壤进行存储，存储后土壤与两所述检测头接触组成一个电容，该电容与介电常数检测构件配合对土壤内的含水量进行检测。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述外筒体外设置有外驱齿圈，所述内筒体外设置有内驱齿圈，所述底槽的内壁上开设有环状的外齿槽，所述外驱齿圈转动连接在外齿槽内，所述检测腔室的顶部开设有内齿槽，所述内驱齿圈转动连接在内齿槽内，其中：
所述外齿槽和内齿槽的一侧均安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设置有驱动齿轮，两个所述驱动齿轮分别与对应位置上的外驱齿圈和内驱齿圈啮合，且两个所述驱动电机的输出轴驱动方向是相反的。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述内驱部和外驱部均为螺旋板状结构。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述采集通道内在内驱齿圈覆盖的范围内形成上流道，在所述外驱部覆盖的范围内形成下流道，并且在所述下流道和上流道之间形成碰撞道。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述内驱部设置成外驱部宽度的2倍。
13.作为本技术方案的进一步改进，中空的所述内筒体内形成预留腔。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述外筒体和内筒体底部均设置有破土件。
15.本发明目的之二在于，提供了一种使用上述中任意一项所述的土壤环境检测装置的检测方法，其包括如下方法步骤：步骤一、在地面上确定采集点；步骤二、将土壤采集机构底部的采集端贴于采集点所在的地面上，通过土壤采集机构对地面上的土壤进行采集，并输送至检测柄体内设置的检测腔室内；步骤三、使电流通过两个检测头接入到检测腔室的土壤内，并在振荡器的作用下形成谐振电路，通过谐振电路检测出土壤内的含水量；步骤四、模数转换器将模拟信号转换成数字信号。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：1、该土壤环境检测装置及其检测方法中，外筒体作用在环形土壤层的外侧，内筒体则作用在环形土壤层的内侧，这样朝不同方向转动的外筒体和内筒体就会对环形土壤层施加相向的作用力，这时候相向的作用力相互牵制，牵制后环形土壤层近乎完整的进入到采集通道内，而且不会受到环形土壤层的影响，使外筒体和内筒体钻入地面时更加轻松。
17.2、该土壤环境检测装置及其检测方法中，向上的输送力将进入到采集通道内的土壤输送至检测腔室，随着持续的输送，土壤就会堆积在检测腔室内，然后与检测头接触，以使检测头配合土壤在谐振电路形成一个电容，向下的输送可以使检测腔室内的土壤进行更换，以增大检测腔室的检测范围，提高最后检测结果的代表性。
18.3、该土壤环境检测装置及其检测方法中，下流道和上流道上输送的土壤就会在碰撞道内相互碰撞，在碰撞产生的压力下，土壤就会破碎，以形成较多的颗粒，从而保证检测土壤的颗粒度，而且后期颗粒状的土壤在输送起来就会更加均匀，因为后期颗粒度得到保证后，就会有很少的土壤进入碰撞道内，这样下流道和上流道的输送能力就会趋于稳定，检测腔室内土壤的更换速度也会趋于温度，检测的结果就会更加精确。
19.4、该土壤环境检测装置及其检测方法中，在内筒体钻入的过程中通过预留腔容置地面没进入采集通道内的土壤，因此在外筒体和内筒体钻入后只会在地面留下一个与环状的间隙，而且在外驱部向下输送的过程中也会对该间隙进行填补，从而尽可能的降低对地面的破坏程度。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构拆分图；图3为本发明的土壤采集机构结构示意图；图4为本发明的检测柄体内部结构透视图其一；图5为本发明的检测柄体内部结构透视图其二；图6为本发明的外筒体和内筒体侧面结构剖视图；图7为本发明的采集通道组成结构示意图；图8为本发明的齿状破土件结构示意图；图9为本发明的侧槽口结构示意图；图10为本发明的带有泄土槽口的内筒体结构示意图。
21.图中各个标号意义为：100、检测柄体；100a、底槽；100b、检测腔室；100c、侧槽口；100d、外齿槽；100e、内齿槽；110、显示屏；120、握持部；130、检测头；140、驱动电机；141、驱动齿轮；200、土壤采集机构；210、外筒体；211、外驱齿圈；212、外驱部；210a、采集通道；210a、下流道；210b、上流道；210c、碰撞道；220、内筒体；221、内驱部；222、内驱齿圈；220a、预留腔；220a、泄土槽口；220b、泄流道；230、破土件。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.土壤的含水量是检测的一个重要标准，因为在农业领域土壤内的水分对植物的生长尤为重要，而且水分也是决定土壤介电常数的主要因素，所以现有技术中通常都是测量土壤的介电常数，通过介电常数直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。
26.本发明提供了一种土壤环境检测装置，如图1所示，该装置包括内部搭载有介电常数检测构件的检测柄体100，在检测柄体100的底部设置有土壤采集机构200，土壤采集机构200对接触地面的土壤进行采集，并输送至检测柄体100内供介电常数检测构件进行检测，并且在检测柄体100的顶部设置有显示屏110，在介电常数检测构件检测完成后通过显示屏
110进行数字显示，其中：土壤采集机构200的具体结构参阅图3所示，图中，土壤采集机构200包括外筒体210和内筒体220，内筒体220设置在外筒体210内，请参阅图6所示，在外筒体210和内筒体220之间形成采集通道210a，回归到图3，外筒体210内侧壁上设置有外驱部212，内筒体220的外侧壁上设置有内驱部221，外筒体210和内筒体220在采集土壤时朝不同的方向转动，以在外驱部212和内驱部221的作用下使采集通道210a对土壤进行输送，在输送的同时使土壤进行碰撞。
27.图2-图7示出了本发明的第一实施例，图2中，检测柄体100的底部设置有底槽100a，外筒体210和内筒体220均转动连接在底槽100a内，并且为了方便对检测柄体100进行握持，在检测柄体100的外侧设置有握持部120，优选的将握持部120设置在显示屏110的相对侧，这样方便对显示屏110上的数字显示进行查看。
28.图4中，检测柄体100内位于底槽100a顶部的位置设置有检测腔室100b，在检测腔室100b内相对的两侧均设置有检测头130，其中一侧的检测头130连接介电常数检测构件的正极端，另一侧的检测头130连接介电常数检测构件的负极端，通过检测腔室100b对采集通道210a内输送的土壤进行存储，工作时，介电常数检测构件的正、负极端通过检测头130向检测腔室100b内存储的土壤内接入电流，介电常数检测构件包括振荡器和模数转换器，在振荡器（频率为80-120mhz）的作用下，再配合接入土壤内的电流形成一个高频的谐振电路，在谐振电路中土壤和检测头130组成一个电容，土壤内含水量的多少影响着电容的大小，从而通过谐振电路检测出土壤内的含水量，再由模数转换器将模拟信号转换成数字信号，然后传输至显示屏110进行数字显示。
29.图3中，外筒体210外设置有外驱齿圈211，内筒体220外设置有内驱齿圈222，再结合图5所示，底槽100a的内壁上开设有环状的外齿槽100d，外驱齿圈211转动连接在外齿槽100d内，检测腔室100b的顶部开设有内齿槽100e，内驱齿圈222转动连接在内齿槽100e内，并且在外齿槽100d和内齿槽100e的一侧均设置有容置驱动电机140的空间，然后将驱动电机140安装固定在该空间内，在驱动电机140的输出轴上设置有驱动齿轮141，两个驱动齿轮141分别与对应位置上的外驱齿圈211和内驱齿圈222啮合，在驱动电机140的驱动下驱动齿轮141带动对应的外驱齿圈211和内驱齿圈222转动，再由外驱齿圈211和内驱齿圈222带动对应的外筒体210和内筒体220转动，这里需要说明的是，两个驱动电机140的输出轴驱动方向是相反的，这样才能实现外筒体210和内筒体220朝不同方向的转动。
30.在使用时，首先确定好地面上的采集点，然后用手握住握持部120并将外筒体210和内筒体220底部的采集端（即土壤采集机构200的采集端）贴于地面上的采集点，此时将两个驱动电机140接电，通常将驱动电机140的接电开关设置在握持部120上，在手指的按压下触发，这样操作起来更方便，一旦接电驱动齿轮141就会驱动对应的外驱齿圈211和内驱齿圈222转动，通过外驱齿圈211、内驱齿圈222带动外筒体210和内筒体220朝不同方向的转动，这种转动方式的好处如下，一方面：外筒体210和内筒体220同时作用在采集通道210a对向的土壤层，也就是说采集通道210a对向的环形土壤层会受到外筒体210和内筒体220的同步作用，外筒体210作用在环形土壤层的外侧，内筒体220则作用在环形土壤层的内侧，这样朝不同方向转动的
外筒体210和内筒体220就会对环形土壤层施加相向的作用力，这时候相向的作用力相互牵制，牵制后环形土壤层近乎完整的进入到采集通道210a内，而且不会受到环形土壤层的影响，使外筒体210和内筒体220钻入地面时更加轻松；另一方面：外筒体210和内筒体220转动就会带动螺旋板状的内驱部221和外驱部212转动，由于外筒体210和内筒体220是朝不同方向转动的，所以内驱部221和外驱部212其中一个会产生向上的输送力，另一个则产生向下的输送力；向上的输送力将进入到采集通道210a内的土壤输送至检测腔室100b，随着持续的输送，土壤就会堆积在检测腔室100b内，然后与检测头130接触，以使检测头130配合土壤在谐振电路形成一个电容，向下的输送可以使检测腔室100b内的土壤进行更换，以增大检测腔室100b的检测范围，提高最后检测结果的代表性；值得说明的是，因为内筒体220的顶端需要穿过检测腔室100b进入内齿槽100e的，所以优选的设置内驱部221产生向上的输送力，以增大输送距离，保证土壤能够顺利的进入到检测腔室100b内。
31.图7在内驱部221产生向上输送力的基础上对本实施例的另一种实施方式进行公开，图中，采集通道210a内：在内驱齿圈222覆盖的范围内形成上流道210b，在外驱部212覆盖的范围内形成下流道210a，并且在下流道210a和上流道210b之间形成碰撞道210c。
32.工作时，上流道210b在内驱部221的作用下对进入采集通道210a内的土壤进行输送，在输送过程中下流道210a内的外驱部212会将土壤向下输送，此时下流道210a和上流道210b上输送的土壤就会在碰撞道210c内相互碰撞，在碰撞产生的压力下，土壤就会破碎，以形成较多的颗粒，从而保证检测土壤的颗粒度，而且后期颗粒状的土壤在输送起来就会更加均匀，因为后期颗粒度得到保证后，就会有很少的土壤进入碰撞道210c内，这样下流道210a和上流道210b的输送能力就会趋于稳定，检测腔室100b内土壤的更换速度也会趋于温度，检测的结果就会更加精确。
33.在上述实施方式的基础上，优选的将内驱部221的宽度设置的要大于外驱部212，以保证输送的过程中检测腔室100b内有足够的土壤，具体将内驱部221设置成外驱部212宽度的2倍。
34.此外，如图6所示，内筒体220内为中空结构，以形成预留腔220a，这样在内筒体220钻入的过程中通过预留腔220a容置地面没进入采集通道210a内的土壤，因此在外筒体210和内筒体220钻入后只会在地面留下一个与环状的间隙，而且在外驱部212向下输送的过程中也会对该间隙进行填补，从而尽可能的降低对地面的破坏程度。
35.继续参阅图6，图中外筒体210和内筒体220底部均设置有横截面呈锥形的破土件230，通过破土件230减小外筒体210和内筒体220与地面的接触面积，以增大外筒体210和内筒体220与地面接触时产生的压强，从而提高外筒体210和内筒体220钻入地面的能力。
36.除此之外，如图4所示，在检测腔室100b开设后会在检测柄体100外壁上形成侧槽口100c，通过侧槽口100c对检测腔室100b内的土壤进行通风，而且在图9中，位于侧槽口100c的外部设置有滤网，以对进入侧槽口100c内的空气进行过滤，同时，防止土壤漏出侧槽口100c。
37.图8示出了本发明的第二实施例，本实施例中的破土件230底部为齿状结构，这样转动后破土件230的齿能够更有力
的钻入地面。
38.图10示出了本发明的第三实施例，本实施例中内筒体220外壁位于检测腔室100b的位置上开设有泄土槽口220a，并且内筒体220的底部内壁向外侧倾斜，以形成泄流道220b，在土壤进入检测腔室100b后，随着土壤的堆积，会有部分土壤被挤压进泄土槽口220a内，再经过预留腔220a下落至泄流道220b，通过泄流道220b进入到地面被钻出的间隙内，以对间隙进行填补。
39.第四实施例，本实施例提供了一种使用土壤环境检测装置的检测方法，其包括如下方法步骤：步骤一、在地面上确定采集点；步骤二、将土壤采集机构200底部的采集端贴于采集点所在的地面上，通过土壤采集机构200对地面上的土壤进行采集，并输送至检测柄体100内设置的检测腔室100b内；步骤三、使电流通过两个检测头130接入到检测腔室100b的土壤内，并在振荡器的作用下形成谐振电路，通过谐振电路检测出土壤内的含水量；步骤四、模数转换器将模拟信号转换成数字信号，并传输至显示屏110进行数字显示。
40.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。