CN110553878A - 一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，包括底座、控制器、取样头、连接管、收集盒、固定组件、真空泵、密封机构和湿化机构，密封机构包括开口、密封罩、平板和两个连杆，湿化机构包括水箱、升降组件和两个湿化组件，湿化组件包括针管、湿化管、密封板、压缩单元、水泵、软管和连接口，该用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置通过密封机构可防止取样头吸入外部空气造成取样效率降低，还通过对密封罩抽气加固设备的位置，方便设备进行取样，不仅如此，通过湿化机构可对土壤由浅至深逐步进行土壤湿化软化，便于设备对深层土壤取样，从而提高了设备的实用性。

Description

一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置

技术领域

本发明涉及土壤检测设备领域，特别涉及一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置。

背景技术

土壤溶液是土壤水分及其所含溶质的总称，土壤溶液不仅是土壤化学反应的场所，也是植物根系获取养分的源泉。土壤溶液的组成变化由一定规律，他反映了土壤类型、季节性动态、农用情况及受污染情况，因此需要对其成分进行检测研究。

目前人们通常利用土壤溶液收集器在土壤剖面上收集土壤溶液样品。土壤溶液收集器被安放在土壤的适宜深度，在最小扰动土壤的情况下进行周期性取样测定。现有的土壤溶液取样装置在对干燥土壤进行取样操作时，需要加水湿润，而后放入钻孔底部将陶瓷头紧密包裹，取样器保持负压状态，持续工作将土壤溶液抽出，在这过程之中，由于加水湿润时，水分仅在土壤表层流动，且水流流动速度缓慢，不利于水流充分进入到土壤深层，进而不方便土壤溶液的取样，并且，取样头与钻孔内壁之间存在空隙，真空泵在抽取土壤溶液时，外部空气容易混入到土壤溶液中，降低了取样效率，导致现有的土壤溶液取样装置实用性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，包括底座、控制器、取样头、连接管、收集盒、固定组件、真空泵、密封机构和湿化机构，所述控制器固定在底座的一端，所述控制器上设有显示屏和若干按键，所述控制器内设有PLC，所述收集盒通过固定组件固定在底座的另一端，所述真空泵固定在收集盒的上方，所述收集盒的远离固定组件的一侧设有开孔，所述连接管的一端与取样头连接，所述连接管的另一端穿过开孔，所述连接管的外周与开孔的内壁密封连接，所述真空泵、显示屏和按键均与PLC电连接；

所述密封机构包括开口、密封罩、平板和两个连杆，所述开口设置在底座的中心处，所述密封罩向下设置，所述密封罩的底部的外周与开口的内壁固定连接，所述平板与取样头固定连接，所述平板通过连杆与密封罩内的底部固定连接；

所述湿化机构包括水箱、升降组件和两个湿化组件，所述水箱固定在密封罩的上方，所述水箱的上方设有注水管，所述注水管上设有密封塞，所述升降组件设置在水箱上，所述湿化组件包括针管、湿化管、密封板、压缩单元、水泵、软管和连接口，所述连接口设置在密封罩的上方，所述湿化管的外周与连接口的内壁密封连接，所述针管固定在湿化管的下方，所述密封板的外周与湿化管的内壁密封连接，所述压缩单元与密封板传动连接，所述升降组件与湿化管传动连接，所述水泵固定在水箱的底部的一侧，所述水泵与PLC电连接，所述水泵通过软管与湿化管的顶部的一侧连通，所述湿化管的顶部的另一侧设有透气口。

作为优选，为了方便将收集盒套在连接管上，所述连接管的远离取样头的一端的形状为圆锥柱形，所述连接管的远离取样头的一端的外径小于开孔的内径。

作为优选，为了便于固定收集盒的位置，所述固定组件包括滑轨、滑板、插杆和固定管，所述滑轨的形状为U形，所述滑轨的两端固定在水箱上，所述滑板套设在滑轨上，所述插杆的一端固定在滑板的下方，所述插杆的另一端位于固定管内，所述固定管固定在底座上。

作为优选，为了驱动湿化管升降移动，所述升降组件包括第一电机、驱动杆、从动杆和连接板，所述第一电机固定在水箱上，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与驱动杆传动连接，所述驱动杆通过从动杆与连接板铰接，所述连接板的两端分别与两个湿化管固定连接。

作为优选，为了保证第一电机的驱动力，所述第一电机为直流伺服电机。

作为优选，为了带动密封板升降移动，所述压缩单元包括第二电机、丝杆、套管和两个支架，所述第二电机的两侧分别通过两个支架与湿化管的顶端的两侧固定连接，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与丝杆的顶端传动连接，所述丝杆的底端设置在套管内，所述套管的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹，所述套管与密封板固定连接。

作为优选，为了避免丝杆锈蚀，所述丝杆上涂有防腐镀锌层。

作为优选，为了保证密封效果，所述底座的制作材料为橡胶。

作为优选，为了方便检测完毕后将设备从土壤上取下，所述底座的一侧设有密封口，所述密封口内设有气阀，所述气阀与PLC电连接。

作为优选，为了便于实现设备的遥控操作，所述控制器内设有蓝牙，所述蓝牙与PLC电连接。

本发明的有益效果是，该用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置通过密封机构可防止取样头吸入外部空气造成取样效率降低，还通过对密封罩抽气加固设备的位置，方便设备进行取样，不仅如此，通过湿化机构可对土壤由浅至深逐步进行土壤湿化软化，便于设备对深层土壤取样，从而提高了设备的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置的结构示意图；

图2是本发明的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置的剖视图；

图3是本发明的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置的湿化组件的结构示意图；

图4是图2的A部放大图；

图中：1.底座，2.控制器，3.取样头，4.连接管，5.收集盒，6.真空泵，7.密封罩，8.平板，9.连杆，10.水箱，11.注水管，12.密封塞，13.针管，14.湿化管，15.密封板，16.水泵，17.软管，18.滑轨，19.滑板，20.插杆，21.固定管，22.第一电机，23.驱动杆，24.从动杆，25.连接板，26.第二电机，27.丝杆，28.套管，29.支架。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-2所示，一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，包括底座1、控制器2、取样头3、连接管4、收集盒5、固定组件、真空泵6、密封机构和湿化机构，所述控制器2固定在底座1的一端，所述控制器2上设有显示屏和若干按键，所述控制器2内设有PLC，所述收集盒5通过固定组件固定在底座1的另一端，所述真空泵6固定在收集盒5的上方，所述收集盒5的远离固定组件的一侧设有开孔，所述连接管4的一端与取样头3连接，所述连接管4的另一端穿过开孔，所述连接管4的外周与开孔的内壁密封连接，所述真空泵6、显示屏和按键均与PLC电连接；

PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。

在需要对土壤溶液进行取样操作时，现在土壤的取样部位钻孔后，将设备的底座1放置在钻孔附近，使得取样头3伸入到钻孔后，底座1位于土壤上，此时用户可通过控制器2上的按键进行操作，控制设备运行，由湿化机构对土壤进行湿化，通过密封组件对土壤溶液的取样部位进行密封，而后PLC控制真空泵6启动，将收集盒5内的空气抽出，使得收集盒5内形成负压后，土壤溶液通过取样头3和连接管4进入到收集盒5中，由于通过密封机构对取样部位进行密封，防止外部空气随土壤溶液进入到取样头3内，此时取样头3可集中对土壤溶液进行采样，避免收集的样品中混入空气，如此，提高了取样效率，从而提高了设备的实用性。

如图2所示，所述密封机构包括开口、密封罩7、平板8和两个连杆9，所述开口设置在底座1的中心处，所述密封罩7向下设置，所述密封罩7的底部的外周与开口的内壁固定连接，所述平板8与取样头3固定连接，所述平板8通过连杆9与密封罩7内的底部固定连接；

在进行取样时，密封罩7朝向土壤设置，利用密封罩7的底部的外周固定在开口的内壁上，而底座1位于土壤上方，使得密封罩7对取样头3的取样位置进行密封，通过连杆9将平板8固定在密封罩7内，从而实现取样头3与密封密封罩7的固定连接，在进行取样时，真空泵6运行，使得土壤溶液随着取样头3和连接管4进入收集盒5内，同时密封罩7内部的空气通过取样头3进入到连接管4内，最终通过收集盒5后从真空泵6排出，在密封罩7内的空气被抽光后，由于密封罩7对取样环境密封，可避免取样头3吸入外部空气，从而便于取样头3集中吸取土壤溶液，同时，由于密封罩7内的空气被抽出，使得密封罩7内部形成真空，密封罩7内的气压远远小于外界大气压，使得大气压将密封罩7和底座1紧固在土壤上，使得底座1和密封罩7的固定，进而加固了取样头3的位置，便于取样头3继续进行土壤溶液取样工作，从而提高了设备的实用性。

如图2-3所示，所述湿化机构包括水箱10、升降组件和两个湿化组件，所述水箱10固定在密封罩7的上方，所述水箱10的上方设有注水管11，所述注水管11上设有密封塞12，所述升降组件设置在水箱10上，所述湿化组件包括针管13、湿化管14、密封板15、压缩单元、水泵16、软管17和连接口，所述连接口设置在密封罩7的上方，所述湿化管14的外周与连接口的内壁密封连接，所述针管13固定在湿化管14的下方，所述密封板15的外周与湿化管14的内壁密封连接，所述压缩单元与密封板15传动连接，所述升降组件与湿化管14传动连接，所述水泵16固定在水箱10的底部的一侧，所述水泵16与PLC电连接，所述水泵16通过软管17与湿化管14的顶部的一侧连通，所述湿化管14的顶部的另一侧设有透气口。

为了方便取样，湿化机构中，通过注水管11可方便向水箱10内添加水溶液，利用密封塞12盖住注水管11，避免水溶液受污染，在对土壤进行湿润时，PLC控制升降组件两侧的湿化组件中的水泵16启动，将水箱10内的水溶液通过软管17输送到湿化管14内部，而后控制湿化管14上方的压缩单元运行，将密封板15向下移动，使得水溶液通过针管13排出后，与土壤接触，湿化并软化取样位置附近的土壤，同时，升降组件启动，带动湿化管14向下移动，使得针管13***到土壤中，并随着压缩单元带动密封板15向下移动，湿化管14向下移动，使得针管13一边放水，湿化和软化土壤的同时，针管13一边向下移动，将水流强制注射在土壤深层中，便于设备对深层位置的土壤进行土壤溶液取样，从而提高了设备的实用性。

作为优选，为了方便将收集盒5套在连接管4上，所述连接管4的远离取样头3的一端的形状为圆锥柱形，所述连接管4的远离取样头3的一端的外径小于开孔的内径。连接管4采用这种形状设计，方便开孔首先与连接管4的较小的部位接触后，通过开孔套在连接管4上，使得连接管4的远离取样头3的一端位于收集盒5内。

如图4所示，所述固定组件包括滑轨18、滑板19、插杆20和固定管21，所述滑轨18的形状为U形，所述滑轨18的两端固定在水箱10上，所述滑板19套设在滑轨18上，所述插杆20的一端固定在滑板19的下方，所述插杆20的另一端位于固定管21内，所述固定管21固定在底座1上。

收集盒5完成土壤溶液收集后，将滑板19沿着滑轨18向上移动，使得插杆20脱离固定管21后，可方便将收集盒5从底座1上移出，而后将收集盒5内的溶液可通过开孔倒出，之后，可将开孔对准连接管4，将开孔套在连接管4上后，移动收集盒5，并沿着滑轨18向上移动滑板19，使得滑板19下方的插杆20对准固定管21后，滑板19沿着滑轨18向下移动，使得插杆20***固定管21内，进而可固定收集盒5的位置。

如图2所示，所述升降组件包括第一电机22、驱动杆23、从动杆24和连接板25，所述第一电机22固定在水箱10上，所述第一电机22与PLC电连接，所述第一电机22与驱动杆23传动连接，所述驱动杆23通过从动杆24与连接板25铰接，所述连接板25的两端分别与两个湿化管14固定连接。

PLC控制第一电机22启动，带动驱动杆23转动，驱动杆23通过从动杆24作用在连接板25上，使得连接板25发生升降移动，进而带动与连接板25固定连接的湿化管14升降移动。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一电机22的驱动力，所述第一电机22为直流伺服电机。

如图3所示，所述压缩单元包括第二电机26、丝杆27、套管28和两个支架29，所述第二电机26的两侧分别通过两个支架29与湿化管14的顶端的两侧固定连接，所述第二电机26与PLC电连接，所述第二电机26与丝杆27的顶端传动连接，所述丝杆27的底端设置在套管28内，所述套管28的与丝杆27的连接处设有与丝杆27匹配的螺纹，所述套管28与密封板15固定连接。

利用支架29实现第二电机26与湿化管14的固定连接，PLC控制第二电机26启动，带动丝杆27旋转，丝杆27通过螺纹作用在套管28上，使得套管28沿着丝杆27的轴线进行移动，进而带动密封板15在湿化管14内升降移动。

作为优选，为了避免丝杆27锈蚀，所述丝杆27上涂有防腐镀锌层。通过在丝杆27上涂防腐镀锌层，避免了丝杆27与空气中的氧接触发生锈蚀，影响丝杆27与套管28之间的连接。

作为优选，为了保证密封效果，所述底座1的制作材料为橡胶。底座1采用橡胶支撑，使得底座1具有弹性，便于适应表面不平滑的土壤，在真空泵6进行抽气时，通过底座1的形变使得底座1与土壤充分接触，保证密封罩7内部的密封效果。

作为优选，为了方便检测完毕后将设备从土壤上取下，所述底座1的一侧设有密封口，所述密封口内设有气阀，所述气阀与PLC电连接。由于在进行取样时，外界气压大于密封罩7内的气压，将密封罩7挤压在土壤上，使得取样完毕后，PLC可控制密封口内的气阀打开，从而方便实现密封罩7内外的连通，使得密封罩7内外气压一致后，将底座1和密封罩7从土壤上取下。

作为优选，为了便于实现设备的遥控操作，所述控制器2内设有蓝牙，所述蓝牙与PLC电连接。利用蓝牙方便设备将数据传递给用户的手机、电脑等装置，便于用户通过手机、电脑等设备实现该取样装置的遥控连接。

该高效型土壤溶液取样装置在运行时，通过密封罩7对取样环境进行密封，真空泵6启动后，取样头3除了吸取土壤溶液外，还吸取密封罩7内部的空气，使得密封罩7挤压抵靠在土壤上，一方面可通过密封罩7对取样环境进行密封，防止取样头3吸入外部空气降低取样效率，另一方面由于外界气压大于密封罩7内部气压，使得密封罩7和底座1固定在土壤上，进而实现取样头3的固定，方便进行土壤溶液取样，不仅如此，通过湿化组件强制将水溶液注入到土壤中，湿化并软化土壤，同时通过升降组件带动湿化管14向下移动，便于对深层土壤进行湿化软化，方便取样头3从深层土壤进行土壤溶液取样，进而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置通过密封机构可防止取样头3吸入外部空气造成取样效率降低，还通过对密封罩7抽气加固设备的位置，方便设备进行取样，不仅如此，通过湿化机构可对土壤由浅至深逐步进行土壤湿化软化，便于设备对深层土壤取样，从而提高了设备的实用性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，包括底座(1)、控制器(2)、取样头(3)、连接管(4)、收集盒(5)、固定组件、真空泵(6)、密封机构和湿化机构，所述控制器(2)固定在底座(1)的一端，所述控制器(2)上设有显示屏和若干按键，所述控制器(2)内设有PLC，所述收集盒(5)通过固定组件固定在底座(1)的另一端，所述真空泵(6)固定在收集盒(5)的上方，所述收集盒(5)的远离固定组件的一侧设有开孔，所述连接管(4)的一端与取样头(3)连接，所述连接管(4)的另一端穿过开孔，所述连接管(4)的外周与开孔的内壁密封连接，所述真空泵(6)、显示屏和按键均与PLC电连接；

所述密封机构包括开口、密封罩(7)、平板(8)和两个连杆(9)，所述开口设置在底座(1)的中心处，所述密封罩(7)向下设置，所述密封罩(7)的底部的外周与开口的内壁固定连接，所述平板(8)与取样头(3)固定连接，所述平板(8)通过连杆(9)与密封罩(7)内的底部固定连接；

所述湿化机构包括水箱(10)、升降组件和两个湿化组件，所述水箱(10)固定在密封罩(7)的上方，所述水箱(10)的上方设有注水管(11)，所述注水管(11)上设有密封塞(12)，所述升降组件设置在水箱(10)上，所述湿化组件包括针管(13)、湿化管(14)、密封板(15)、压缩单元、水泵(16)、软管(17)和连接口，所述连接口设置在密封罩(7)的上方，所述湿化管(14)的外周与连接口的内壁密封连接，所述针管(13)固定在湿化管(14)的下方，所述密封板(15)的外周与湿化管(14)的内壁密封连接，所述压缩单元与密封板(15)传动连接，所述升降组件与湿化管(14)传动连接，所述水泵(16)固定在水箱(10)的底部的一侧，所述水泵(16)与PLC电连接，所述水泵(16)通过软管(17)与湿化管(14)的顶部的一侧连通，所述湿化管(14)的顶部的另一侧设有透气口。

2.如权利要求1所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述连接管(4)的远离取样头(3)的一端的形状为圆锥柱形，所述连接管(4)的远离取样头(3)的一端的外径小于开孔的内径。

3.如权利要求1所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述固定组件包括滑轨(18)、滑板(19)、插杆(20)和固定管(21)，所述滑轨(18)的形状为U形，所述滑轨(18)的两端固定在水箱(10)上，所述滑板(19)套设在滑轨(18)上，所述插杆(20)的一端固定在滑板(19)的下方，所述插杆(20)的另一端位于固定管(21)内，所述固定管(21)固定在底座(1)上。

4.如权利要求1所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述升降组件包括第一电机(22)、驱动杆(23)、从动杆(24)和连接板(25)，所述第一电机(22)固定在水箱(10)上，所述第一电机(22)与PLC电连接，所述第一电机(22)与驱动杆(23)传动连接，所述驱动杆(23)通过从动杆(24)与连接板(25)铰接，所述连接板(25)的两端分别与两个湿化管(14)固定连接。

5.如权利要求4所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述第一电机(22)为直流伺服电机。

6.如权利要求1所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述压缩单元包括第二电机(26)、丝杆(27)、套管(28)和两个支架(29)，所述第二电机(26)的两侧分别通过两个支架(29)与湿化管(14)的顶端的两侧固定连接，所述第二电机(26)与PLC电连接，所述第二电机(26)与丝杆(27)的顶端传动连接，所述丝杆(27)的底端设置在套管(28)内，所述套管(28)的与丝杆(27)的连接处设有与丝杆(27)匹配的螺纹，所述套管(28)与密封板(15)固定连接。

7.如权利要求6所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述丝杆(27)上涂有防腐镀锌层。

8.如权利要求1所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述底座(1)的制作材料为橡胶。

9.如权利要求1所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述底座(1)的一侧设有密封口，所述密封口内设有气阀，所述气阀与PLC电连接。

10.如权利要求1所述的用于土壤检测的高效型土壤溶液取样装置，其特征在于，所述控制器(2)内设有蓝牙，所述蓝牙与PLC电连接。