一种环境检测土壤的取样装置及取样方法

1.本发明涉及土壤取样技术领域，具体为一种环境检测土壤的取样装置及取样方法。


背景技术：

2.常见的土壤环境的采样，包括区域土壤环境背景监测、农田土壤环境质量监测、建设项目土壤环境评价监测和土壤污染事件监测。区域土壤环境背景监测，一般采样只采集表层，也就是0-0.2米范围的土壤。
3.中国发明(申请号为cn202210424276.7)公开了一种环境地质调查用土壤取样器，本发明，在套管下端设置方便进入土层的锥头，以及现在锥头外壁设置多组分散片，使得进入土层时，将套管外壁的土壤尽量向外挤压且经过切割后变得松散，从而确保了取样结束后拔出套管非常容易，在套管内侧壁设置多组等高的分装环，取样结束后，分装环直接打开即可获得样品，无需再切割，可直接使用分装环保存样品带走，可保持土壤原来的分层形貌。
4.然而上述专利在定点采样时为单点，确认采样的区域和位置，根据布点方法，确认点位的数量，布点的方法可以说简单随机、分块随机和系统随机，也可以是定点采样，上述专利需要多次定点下钻取样，才能保证区域土壤取样合理性和准确性，其操作费劲费事，取样过程半自动化。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种环境检测土壤的取样装置及取样方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，一方面，本发明提供一种环境检测土壤的取样装置，包括呈左右方向相互套接的固定架和伸缩架，所述固定架的右端上方和伸缩架的左端上方均设置有可分层取土的取样组，所述固定架的右端和伸缩架的左端均设置有用于驱动取样组在收拢状态与展开状态之间循环切换的驱动组；
7.所述取样组包括主摆架及其外部层层套接的若干副摆架，若干所述副摆架的长度和宽度均呈等比例增大，所述主摆架和若干副摆架的同一端为同轴连接，所述主摆架和若干副摆架的另一端内均卡接有与各自尺寸相适配的取样盒，所述主摆架的一侧边缘处焊接有拨柱，所述副摆架的转动端两侧开设有与其圆心轴同轴的圆弧槽，所述拨柱与圆弧槽插接并可滑动，所述固定架和伸缩架的左右外端上方均焊接有支撑环，所述支撑环的顶面套接有与若干副摆架的转动端侧面插接的弹销，其中主摆架的长度大于支撑环的离地高度，且至少为取样盒的高度；
8.所述驱动组包括与伸缩架左端上的支撑环套接的短转筒、与固定架右端上的支撑环套接的长转筒和用于驱动短转筒和长转筒旋转的一对伺服电机。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述固定架的左端上方也焊接有支撑环，且此支
撑环的内部套接有托轴，所述托轴的左端与短转筒通过销钉限位套接，所述托轴的右端与长转筒套接并可轴向滑动。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述主摆架呈h型且其一端两头之间焊接有与短转筒或长转筒套接的套筒，所述副摆架呈h型且其一端两头均焊接有套环，所述套环也与短转筒或长转筒套接，所述副摆架两侧的圆弧槽与套环同圆心轴，所述圆弧槽的一端内也嵌设有拨柱，相邻两个副摆架之间通过拨柱与圆弧槽插接而带动旋转。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述取样盒的顶面嵌设有一对弹片，所述主摆架的内部连接板一端开设有与一对弹片卡接的卡槽，所述弹片的高度等于此连接板的厚度，一对弹片的上端间距大于卡槽的内宽，若干副摆架的连接板也开设有卡槽。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述套环的径向一侧开设有与弹销插接的凹槽，且凹槽的朝向与圆弧槽两端连线的朝向相同，所述套环的外侧与凹槽远离圆弧槽的内侧交汇处开设有斜倒角，所述弹销的端部为圆弧端。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述弹销的中部焊接有圆台，所述弹销背向套环的一端套设有弹簧，所述短转筒和长转筒的顶面均焊接有圆环且圆环与弹销背向套环的一端套接。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述伺服电机的输出轴朝上且同轴连接有蜗杆，所述短转筒和长转筒的朝外端紧密套接有与蜗杆啮合的蜗轮。
15.作为本技术方案的进一步改进，所述固定架的左端内设置有定位组，所述定位组包括呈十字形的插土片、焊接于插土片顶部的呈六边形的导压块、与导压块侧边滑动连接的定位杆以及用于导向定位杆呈水平横向运动的托架，所述固定架的左端内侧对称开设有限位孔，所述伸缩架的内侧对称等间距开设有若干定位孔，所述定位杆与限位孔和定位孔对应插接，所述定位杆朝向插土片的一端嵌设有滚轮，且此端套设有压簧。
16.作为本技术方案的进一步改进，所述导压块的顶部两侧铰接有压杆，其中位于固定架左端之间焊接的支撑环撑杆上开设有与压杆插接的通槽，所述压杆的侧面中部开设有滑槽，所述通槽的内侧中部嵌设有销钉且销钉与滑槽插接并可滑动，所述托架的顶部与通槽处的撑杆底面焊接。
17.另一方面，本发明还提供一种环境检测土壤的取样方法，包括上述所述的环境检测土壤的取样装置，包括以下步骤：
18.s1、先将伸缩架拉出固定架形成预定范围；
19.s2、然后将长圆管套入压杆上端处并向上转动，带动导压块和插土片下移，直至插土片插入土中固定；
20.s3、同时导压块的侧边挤推定位杆横移而插入限位孔和其中一个定位孔内；
21.s4、接着启动左右方向的一对伺服电机分别驱动短转筒和长转筒逆时针旋转225度，而带动主摆架由水平转至竖直而嵌入土层中，同时依次带动若干副摆架摆动嵌入土层，进而利用若干取样盒取土，再带动若干取样盒转出支撑环上方，以待取出；
22.s5、依次取出短转筒和长转筒上的主摆架和若干副摆架上的取样盒，即可得到不同范围和不同深度的土壤样品。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果：
24.1、该环境检测土壤的取样装置及取样方法中，通过设置的固定架和伸缩架伸缩确
定取样范围，并在两者上方设置取样组和驱动组，利用伺服电机驱动主摆架带动其外部层层卡接的副摆架按由内之外的顺序划过土壤，且利用不同长度的副摆架而达到不同深度的土层中进行分层取样，再驱动伺服电机驱动取样组旋转一周即可复位，其解决了确定区域同时多点且分层取样的问题，且整个过程高效自动化。
25.2、该环境检测土壤的取样装置及取样方法中，通过设置的定位组，用于同时定位固定架和伸缩架的展开间距和置地位置，利用杠杆原理轻松施压导压块带动插土片插土定位，同时带动定位杆插入固定架和伸缩架内，保证了取样组旋转层层取土稳定进行。
附图说明
26.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
27.图1为本发明的整体取土前状态结构示意图；
28.图2为本发明的整体取土中状态结构示意图；
29.图3为本发明的整体取土后状态结构示意图；
30.图4为本发明的固定架、伸缩架和驱动组装配结构示意图；
31.图5为本发明的固定架和伸缩架装配结构示意图；
32.图6为本发明的定位组局部拆分图；
33.图7为本发明的左侧的驱动组与取样组装配结构示意图；
34.图8为本发明的右侧的驱动组与取样组装配结构示意图；
35.图9为本发明的定位组装配结构示意图；
36.图10为本发明的取样组取样前状态的俯视图；
37.图11为本发明的取样组取样后状态的俯视图；
38.图12为本发明的取样组取样前装配结构示意图；
39.图13为本发明的取样组局部拆分图；
40.图14为本发明的取样组取样中状态装配结构示意图；
41.图15为本发明的取样盒结构示意图；
42.图16为本发明的弹销装配结构示意图；
43.图17为本发明的取样组取样中状态装配的结构示意图；
44.图18为本发明的取样组取样后状态装配结构示意图；
45.图19为本发明的图10的a处放大结构示意图。
46.图中各个标号意义为：
47.100、固定架；101、限位孔；110、支撑环；111、通槽；120、托轴；
48.200、伸缩架；201、定位孔；
49.300、取样组；310、主摆架；311、套筒；312、卡槽；313、拨柱；320、取样盒；321、弹片；330、副摆架；331、套环；332、圆弧槽；333、凹槽；340、弹销；341、弹簧；342、圆台；
50.400、驱动组；410、伺服电机；411、蜗杆；420、短转筒；421、蜗轮；430、长转筒；
51.500、定位组；510、插土片；520、导压块；521、压杆；522、滑槽；530、定位杆；531、压
簧；532、滚轮；540、托架。
具体实施方式
52.结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。术语“安装”、“连接”应做广义理解，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
53.本文所使用的术语“中心轴”、“竖向”、“水平”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.请参阅图1-图19所示，本发明提供一种环境检测土壤的取样装置，包括呈左右方向相互套接的固定架100和伸缩架200，固定架100和伸缩架200呈c型结构，以此收拢时便于收纳，展开时便于同时对一定范围内土壤取样；
55.固定架100的右端上方和伸缩架200的左端上方均设置有可分层取土的取样组300，不管是在一定范围内还是在土壤中分层取样，都是为了提高取样检测的准确性；固定架100的右端和伸缩架200的左端均设置有用于驱动取样组300在收拢状态与展开状态之间循环切换的驱动组400，使得取样过程自动化高效化。
56.具体的，取样组300包括主摆架310及其外部层层套接的若干副摆架330，若干副摆架330的长度和宽度均呈等比例增大，主摆架310和若干副摆架330的同一端为同轴连接，主摆架310和若干副摆架330的另一端内均卡接有与各自尺寸相适配的取样盒320，利用不断增加旋转半径的若干副摆架330与主摆架310的配合而嵌入土层中，不仅能利用取样盒320分层取出土层，还能消除取出深层土的阻力，减小旋转力的供给；
57.主摆架310的一侧边缘处焊接有拨柱313，副摆架330的转动端两侧开设有与其圆心轴同轴的圆弧槽332，拨柱313与圆弧槽332插接并可滑动，当主摆架310和若干副摆架330处于起始水平位置时，主摆架310旋转后利用拨柱313转至圆弧槽332下端而带动与其相邻的副摆架330下转，由于主摆架310的取样盒320取走最上层土壤，则内层第一个副摆架330在此基础上取走土层即可，以此类推，第二、第三等副摆架330皆是在上一个土层凹坑基础上取走土壤。
58.进一步的，固定架100和伸缩架200的左右外端上方均焊接有支撑环110，支撑环110底部两侧焊接有撑杆且撑杆与固定架100或伸缩架200顶面呈三角之势焊接，以此稳固支撑主摆架310和若干副摆架330的旋转取土；
59.支撑环110的顶面套接有与若干副摆架330的转动端侧面插接的弹销340，利用弹销340的伸缩而与若干副摆架330卡接并可滑动，使得若干副摆架330保持水平状态，只有在拨柱313带动的情况下，挤退弹销340而转为转动状态；其中主摆架310的长度大于支撑环110的离地高度，且至少为取样盒320的高度，使得取样盒320能取到表层土壤。
60.此外，驱动组400包括与伸缩架200左端上的支撑环110套接的短转筒420、与固定
架100右端上的支撑环110套接的长转筒430和用于驱动短转筒420和长转筒430旋转的一对伺服电机410；
61.伺服电机410的输出轴朝上且同轴连接有蜗杆411，短转筒420和长转筒430的朝外端紧密套接有与蜗杆411啮合的蜗轮421，通过携带发电机或蓄电池为伺服电机410提供电力工作。
62.进一步的，固定架100的左端上方也焊接有支撑环110，此支撑环110与上述两个支撑环110同轴设置，且此支撑环110的内部套接有托轴120，托轴120的左端与短转筒420通过销钉限位套接，托轴120的左端外侧开设有环形槽，销钉的内端卡入环形槽内，使得短转筒420不带动托轴120旋转；其中托轴120的径向水平侧面贯穿开设有条形槽，且此支撑环110的侧面插接有贯穿条形槽的圆轴；托轴120的右端与长转筒430套接并可轴向滑动，使得伸缩架200收缩时，托轴120也收缩到长转筒430内，而调整一对取样组300的取样间距。
63.具体的，主摆架310呈h型且其一端两头之间焊接有与短转筒420或长转筒430套接的套筒311，套筒311与短转筒420或长转筒430通过销钉限位套接，使得主摆架310随短转筒420或长转筒430同步旋转；
64.副摆架330呈h型且其一端两头均焊接有套环331，套环331也与短转筒420或长转筒430套接，副摆架330两侧的圆弧槽332与套环331同圆心轴，圆弧槽332的一端内也嵌设有拨柱313，相邻两个副摆架330之间通过拨柱313与圆弧槽332插接而带动旋转。
65.进一步的，取样盒320的顶面嵌设有一对弹片321，主摆架310的内部连接板一端开设有与一对弹片321卡接的卡槽312，弹片321的高度等于此连接板的厚度，一对弹片321的上端间距大于卡槽312的内宽，若干副摆架330的连接板也开设有卡槽312，使得取样盒320拆卸便捷且安装不易滑脱，利于跟随主摆架310和副摆架330旋转取土。
66.值得说明的是，套环331的径向一侧开设有与弹销340插接的凹槽333，且凹槽333的朝向与圆弧槽332两端连线的朝向相同，套环331的外侧与凹槽333远离圆弧槽332的内侧交汇处开设有斜倒角，弹销340的端部为圆弧端；
67.弹销340的中部焊接有圆台342，弹销340背向套环331的一端套设有弹簧341，短转筒420和长转筒430的顶面均焊接有圆环且圆环与弹销340背向套环331的一端套接，其中圆环与短转筒420和长转筒430同轴向设置，使得弹销340在弹簧341的弹力作用下轴向自动插入若干副摆架330的凹槽333中，使它们锁定在水平起始位置；
68.当主摆架310下转利用拨柱313滑至与其相邻的副摆架330的圆弧槽332下端时，则对此副摆架330施压，利用斜倒角挤退弹销340脱离凹槽333，进而使此副摆架330下转跟随主摆架310后面取土，而内层副摆架330也通过此原理带动外层的副摆架330下转，以此按序层层取土。
69.除此之外，固定架100的左端内设置有定位组500，用于同时定位固定架100和伸缩架200的展开间距和置地位置，为了保证取样组300旋转层层取土稳定进行；
70.定位组500包括呈十字形的插土片510、焊接于插土片510顶部的呈六边形的导压块520、与导压块520侧边滑动连接的定位杆530以及用于导向定位杆530呈水平横向运动的托架540，托架540的顶部与通槽111处的撑杆底面焊接；
71.固定架100的左端内侧对称开设有限位孔101，伸缩架200的内侧对称等间距开设有若干定位孔201，定位杆530与限位孔101和定位孔201对应插接，定位杆530朝向插土片
510的一端嵌设有滚轮532，且此端套设有压簧531，利用滚轮532与导压块520侧边滚动接触，使得彼此联动性更稳更好，利用压簧531弹压定位杆530的滚轮532始终接触导压块520，实现实时联动。
72.具体的，导压块520的顶部两侧铰接有压杆521，其中位于固定架100左端之间焊接的支撑环110撑杆上开设有与压杆521插接的通槽111，压杆521的侧面中部开设有滑槽522，通槽111的内侧中部嵌设有销钉且销钉与滑槽522插接并可滑动，使得压杆521既能转动又能滑动，保证导压块520竖向运动而带动插土片510顺利插入土中，实现对整体的定位。
73.本发明的环境检测土壤的取样方法，包括以下步骤：
74.s1、先将伸缩架200拉出固定架100形成预定范围；
75.s2、然后将长圆管套入压杆521上端处并向上转动，带动导压块520和插土片510下移，直至插土片510插入土中固定；此圆管可制成1m长，利用杠杆原理，使得工作人员轻松施压插土片510进出土中；其中固定架100两侧焊接有开口环，用于卡接圆管，以便随时取用和收纳；
76.s3、同时导压块520的侧边挤推定位杆530横移而插入限位孔101和其中一个定位孔201内；
77.s4、接着启动左右方向的一对伺服电机410分别驱动短转筒420和长转筒430逆时针旋转225度，而带动主摆架310由水平转至竖直而嵌入土层中，同时依次带动若干副摆架330摆动嵌入土层，进而利用若干取样盒320取土，再带动若干取样盒320转出支撑环110上方，以待取出；
78.s5、依次取出短转筒420和长转筒430上的主摆架310和若干副摆架330上的取样盒320，即可得到不同范围和不同深度的土壤样品。
79.需要说明的是，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。