土壤微渗漏深部CO2气体采集装置及其工作方法

本发明涉及气体取样，具体涉及土壤微渗漏深部co2气体采集装置及其工作方法。

背景技术：

1、地球内部气体如he、h2、n2、co、ch4、co2、rn和hg等，通过排气作用不断沿活动板块边界、断裂带等地壳薄弱地带释放到大气中，是气体地球化学勘探、地震和火山监测的重要依据。地下气体组分能够客观、灵敏地反映地壳的应力、构造活动变化，在地震发生前后通常能表现出各种异常。因此，在地质勘探过程中经常需要采集土壤中的气体样本进行检测。

2、现有技术在进行土壤中气体采集时，大多是直接将金属管插入土壤中，之后通过软管和气泵进行抽气，如公开号为cn110108522a的中国发明专利申请公开了一种防尘组件、一种土壤气体检测用取样器及其使用方法，通过多层防尘结构的设计在使用时，不仅在深入和拔出检测孔过程中防止进气孔堵塞，还可以在抽气过程中，降低进气孔堵塞的可能，抽取的气体更加纯净，提高了检测准确性。

3、但是，上述专利中的结构仍然存在缺陷，1.虽然具有防尘效果，能够避免土壤进入到取样器内部，但是不便于清理，首先，在取样器向土壤内钻入的时候，外部防尘网的网眼内很容易卡入土壤，其次，在使用时，由于抽气使得取样器内部形成负压，会吸入土壤颗粒卡入外层网罩和内层网罩的网眼内，在使用完成后，首先防尘网非常难以清理，如果进行刷洗，其网眼内的土壤颗粒反而会更进入内部，其次，内层网罩和外层网罩均在内部，更加不便清洗，不便于在野外进行多次取样工作。2.样品质量无法保证，取样器在钻入土壤后，其侧壁与土壤之间会出现间隙，容易导致空气从间隙被吸入取样器中，导致气体采样出现差池。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供土壤微渗漏深部co2气体采集装置及其工作方法，旨在解决现有技术中通过滤网对空气进行过滤不便清理进而不便于进行连续多次采样工作以及气体采用容易混入空气的技术问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：土壤微渗漏深部co2气体采集装置，包括取样管、设置在取样管前端的钻头、输气管以及抽气泵，所述钻头与取样管之间设有用于连接两者的连接组件，所述取样管内设有用于对钻头进行限位的限位组件，所述取样管的上端两侧均设有下压把手，所述取样管的顶部为密封状，所述取样管顶部的一侧设有连接头，所述输气管上依次串联有过滤组件和抽气泵，所述输气管的末端设有出气头。

3、进一步，所述连接组件包括连接环，所述连接环的中部设有内螺纹，所述连接环的上端设有多个连接柱，所述取样管的下端设有多个连接槽，所述连接柱和连接槽一一对应且两者之间可以滑动配合，每个所述连接槽内均设有弹簧，所述弹簧的一端与连接槽的槽底固定连接，所述弹簧的另一端与连接柱的一端固定连接，所述弹簧用于将连接柱向连接槽内牵引。

4、进一步，所述取样管的下端设有进气孔，所述进气孔呈喇叭状，所述进气孔小径的一端位于上方且进气孔小径的一端与取样管的内部连通，所述进气孔小径的一端设有进气滤网，所述钻头的上端设有连接部，所述连接部的侧壁上设有外螺纹，所述外螺纹与连接环的中部设有内螺纹相吻合，所述连接部的上端设有圆台部，所述圆台部尺寸与进气孔贴合，当圆台部插接在进气孔内时，圆台部的侧壁与进气孔的内部贴合。

5、进一步，所述限位组件包括第一套筒、第一活塞、第一塞杆、连接管、第二套筒、第二活塞和第二塞杆，所述第一套筒设置在进气滤网的中部，所述第一活塞滑动设置在第一套筒内，所述第一塞杆的上端与第一活塞固定连接，且第一塞杆的下端穿过进气滤网并延伸至进气滤网的下方，所述第二套筒设置在取样管的上端，所述第二活塞滑动设置在第二套筒的内部，所述第二塞杆的一端与第二活塞固定连接，所述第一套筒和第二套筒之间通过连接管连通，所述第一活塞和第二活塞之间连通的空间内填充有传动介质。

6、进一步，所述过滤组件包括限位板、旋转盖和过滤瓶，所述限位板上设有两个通孔，所述输气管于过滤组件处断开为接头一和接头二，所述接头一和接头二的一端分别插接在两个通孔内，所述限位板的上下两端均设有密封圈，所述旋转盖呈环形设置且旋转盖可转动的套设在限位板的外部，所述旋转盖的上部抵触在限位板上端的密封圈上，所述过滤瓶的中部设有过滤网，所述过滤瓶的瓶口与旋转盖螺纹连接，当过滤瓶与旋转盖连接时，所述过滤瓶的上端与限位板下端的密封圈抵触，所述接头一的端部延伸至过滤网的上方，所述过滤网上设有管孔，所述接头二的端部穿过管孔延伸至过滤网的下方，所述管孔处设有用于密封管孔与接头二之间的密封环。

7、进一步，所述下压把手与取样管转动连接，所述取样管上靠近下压把手的位置转动设置有旋转环，所述旋转环上设置有两个呈圆周分布的卡块，每个所述卡块的中部均设有卡槽，工作时，将下压把手转动至水平状态后，旋转旋转环，使得卡块转动直至下压把手的端部卡入卡槽中，通过卡槽限制下压把手，防止下压把手在工作过程中发生转动。

8、进一步，所述取样管的上端设有铁块，所述取样管的侧壁上设有刻度，所述取样管上套设有可延其轴线滑动的密封块，所述密封块的中部设有安装槽，所述安装槽内设有气囊，所述密封块的一侧设有第三套筒，所述第三套筒内设有第三活塞，所述第三活塞的一侧设有一端与其固定连接的第三塞杆，所述第三塞杆的另一端穿过第三套筒延伸至外部并安装有旋钮，所述第三套筒上设有供第三塞杆穿过的开口，所述开口处设有内螺纹，所述第三塞杆的中部设有外螺纹，所述第三塞杆的中部与开口螺纹配合，所述第三套筒与气囊之间设有用于连接两者的连通管。

9、进一步，所述接头二的中部设有干燥箱，所述接头二断为两截，且接头二断口处的两端均与干燥箱连通，所述干燥箱的一侧设有箱门，且干燥箱的内部设有干燥剂。

10、进一步，所述抽气泵和输气管的末端串联有浓度检测箱，所述浓度检测箱内设有二氧化碳浓度检测仪，所述二氧化碳浓度检测仪的显示界面安装在浓度检测箱的外壁上。

11、本发明还提供了一种土壤微渗漏深部co2气体采集装置的工作方法，包括以下步骤：

12、步骤一：将钻头通过连接组件安装在取样管的下端，之后将取样管插入土壤中，当取样管插入到位后，微微上拉取样管，使得钻头下方留有空间；

13、步骤二：推动限位组件工作，使得钻头相较于取样管向下移动，使得两者之间出现间隙，供土壤中气体进入取样管；

14、步骤三：将接头一的端部与连接头连接好，并将接头一、过滤组件、接头二、抽气泵依次连接好；

15、步骤四：抽气泵工作开始抽气并将气体直接排掉，持续5-10分钟，待采集装置内空气全部排出后，在出气头处套设样品袋收集气体，直至取样完成。

16、本发明的有益效果是：

17、1.本发明通过取样管、钻头、连接组件和限位组件的配合工作使得装置整体在钻入土壤中时不会有任何缝隙卡入土壤，进而在取样完成后无需清理即可进行下一个取样点的取样工作，使得工作效率得到提高。

18、2.当进行抽气取样时，限位组件会推动连接环、钻头向下移动，形成间隙，如图所示，此时，仅仅通过吸气不会将土壤带入进气孔中，而且由于圆台部的存在，气体需要沿着圆台部的侧壁进行爬坡进入取样管，即使携带了土壤，土壤也无法到达进气滤网处，会留在圆台部的外侧，在取样完成进行清理时，仅需要拉动钻头远离取样管进行擦拭即可，操作简单，清理方便，方便连续取样工作的进行。

19、3.由于钻头与连接环的可拆卸连接，直接取下钻头，便于对进气滤网进行清理。进一步使得本发明方便连续进行取样工作。

20、4.当工作时，将密封块移动至取样孔口处，通过第三塞杆推动第三活塞在第三套筒内移动，将气体充入气囊内，使得气囊膨胀，气囊的内圈会贴合在取样管的侧壁上，进而形成密封，防止取样管与土壤之间存在间隙，在气体取样时直接将外部空气抽出。

21、5.密封块的设置能够对取样管起到限位的作用，使得取样管在钻入土壤中时不会产生较大的偏移，进而保证后续的气体采集的效果。