一种土壤磁化率检测用土壤取样收集装置

摘要

本发明公开了一种土壤磁化率检测用土壤取样收集装置，包括主体、位于主体内一侧的取样部和收集部以及位于主体内另一侧的收集部，取样部包括升降盘、转盘、钻头和取样桶，升降盘的顶面与升降电机连接，升降盘底面开设有圆环形的旋转槽，转盘与旋转槽转动啮合连接，转盘内底部两端各设有一组转动电机，转动电机下方的与钻头连接，取样桶内部设有活动挡板，取样桶两侧内壁设有滑轨，滑轨内滑动连接有限位板，取样桶底部设有开合机构。本发明的土壤取样收集装置针对土壤磁化率检测的要求，能够均匀采集一定范围内的土壤样品，亦可对不同深度土壤样品进行取样，使取到的土壤样品颗粒粒径较小，达到直接送检的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤检测收集技术领域，具体是涉及一种土壤磁化率检测用土壤取样收集装置。

背景技术

土壤磁化率是土壤在弱外磁场中产生的感应磁化强度与此外磁场强度之比，是反映土壤磁化难易和磁性强弱的一个指标，对于土壤营养的判断以及土壤改良有重要影响；进行土壤磁化率检测前需要先进行土壤样品采集，目前有很多种土壤采集装置，但针对磁化率检测用的土壤采集装置发展并不成熟。

专利CN211855934U公开了一种用于测定土壤磁化率的多层原状土壤样品采集装置，包括采集杆、固定头，取样头、多个样品管、多个样品连接环，所述固定头的一端与所述取样杆通过螺连的方式固定连接，所述头呈管状结构的取样头顶部设有中心对称的两个“⊥”形卡槽，所述取样头底部内侧壁上设有限制凸起，所述限制凸起用于防止所述样品管向下移动；所述取样头内垂直设有多个样品管，上下相邻的所述样品管间通过所述样品连接环连接，所述样品管是呈管状结构；所述样品连接环的侧壁内部中间有一圈内凸缘体，内凸缘体的第一边沿接触连接上一个所述样品管开口处，内凸缘体的第二边沿搭接在下一个所述样品管开口处；提高了取样效率，缩短了每次取样任务的作业时间，但是取样范围小，不能连续大范围取样，具有一定的局限性。

因此，需要提供一种针对土壤磁化率检测用的土壤取样收集装置，能够对不同深度不同范围内土壤进行连续取样，且能够对取到的土壤样品进行保存，避免土壤成分发生改变从而影响到检测结果；同时，要能够在取样过程中尽可能均匀地对土壤样品进行处理，使得取到的土壤样品达到直接送检的要求。

发明内容

针对上述存在的问题本发明提供了一种土壤磁化率检测用土壤取样收集装置。

本发明的技术方案是：

一种土壤磁化率检测用土壤取样收集装置，包括主体、取样部和收集部，所述取样部位于所述主体内一侧，所述收集部位于主体内另一侧，主体底部设有用于使取样部通过的开口，取样部和收集部之间的主体内设有隔板，

取样部包括升降盘、转盘、钻头和取样桶，所述升降盘的顶面中心处通过升降杆与位于主体内顶面的升降电机连接，升降盘底面开设有圆环形的旋转槽，所述转盘嵌设在所述旋转槽内并与旋转槽转动啮合连接，转盘顶部设有用于驱动转盘绕旋转槽转动的驱动电机，转盘内底部两端各设有一组转动电机，所述转动电机下方的输出端通过钻杆与所述钻头连接，所述取样桶与转盘底部中心处连接，取样桶内部设有活动挡板，所述活动挡板顶部通过绳索与取样桶内顶部连接，取样桶两侧内壁设有滑轨，所述滑轨内滑动连接有限位板，所述限位板通过伸缩杆与取样桶内顶部设有的推杆电机的输出端连接，取样桶底部设有开合机构，

收集部包括与所述主体底部滑动连接的收集板，与所述隔板滑动连接的压板，位于隔板上部且与其固定连接的收纳槽组以及与主体内壁固定连接的吸尘机构，所述吸尘机构的排出管与收纳槽组内设有的收纳瓶连接。

进一步地，所述旋转槽外环侧壁中部设有第一嵌槽，位于所述第一嵌槽上下两侧的旋转槽外环侧壁上设有第一齿牙，旋转槽内环侧壁中部设有第二嵌槽，所述转盘侧壁中部设有与所述第一、第二嵌槽相配合的凸环，位于所述凸环上下两侧的转盘侧壁上设有与所述第一齿牙相啮合的第二齿牙，能够使转盘在旋转槽内啮合转动，同时在自身的自转下加强对土壤的扰动，使得收集的土壤样品范围更广，土壤颗粒更为细致。

进一步地，所述开合机构包括两组对称开合的开合板，所述开合板的内侧设有弹簧槽和刀刃，开合板的外侧通过钢丝绳与位于转盘底部的卷扬机连接，两组开合板通过位于弹簧槽内的弹簧连接，开合板顶部中心处设有与取样桶底部凹槽滑动连接的凸块，取样桶外壁设有用于阻挡开合板上移的限位块，在土壤已经被扰动松软的情况下利用弹簧的弹力可以将两组开合板闭合，防止土壤漏出。

更进一步地，所述弹簧槽为两组，弹簧槽内设有用于保护弹簧的保护套，防止弹簧在拉伸时土壤进入弹簧的缝隙中影响弹簧的使用。

更进一步地，所述限位块为两组且对称设置在所述钢丝绳两侧，可以防治开合板拉伸过量损伤弹簧。

更进一步地，所述滑轨上设有刻度线，可根据需要采集的土壤样品量调整限位板的位置，所述限位板底部设有压力传感器，所述压力传感器与位于转盘内部的控制器电性连接，当活动挡板接触到限位板时压力传感器即可将信号传递给控制器控制取样工作停止。

进一步地，所述钻头表面倾斜设有若干金刚石凸刃，每个所述金刚石凸刃之间设有用于疏通土壤的沟槽，有利于将土壤充分扰动后排进取样桶内。

进一步地，所述收集板为U型设置，其通过两侧的滑块与主体和隔板底部的滑槽滑动连接，方便滑动且能够将收集到的土壤转存以便继续收集。

进一步地，所述压板上部通过液压杆与固定在隔板上的液压缸的输出端连接，压板底部设有毛刷，能够将收集板上收集的土壤完全清扫收集。

进一步地，所述收纳槽组为横向竖向均设有若干组收纳槽的矩形板，每个所述收纳槽内均设有一组收纳瓶，所述收纳瓶凸出收纳槽的上部设有用于与吸尘机构的排出管对接的接口，通过调节不同的收纳瓶能够完成土壤样品的连续收集。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的土壤取样收集装置针对土壤磁化率检测的要求，能够均匀采取一定范围内的土壤样品，避免取样过于集中影响磁化率检测结果，亦可对同一地点不同深度土壤样品进行取样，并对土壤样品进行充分扰动，使取到的土壤样品颗粒粒径较小，达到直接送检的要求。

(2)本发明的土壤取样收集装置通过转盘的自转使其沿旋转槽转动，增加土壤取样范围，同时钻头配合转盘自转增加对土壤的扰动，配合升降杆升降达到土壤疏松取样的目的。

(3)本发明的土壤取样收集装置通过收集板和吸尘机构配合将土壤样品收集到不同的收纳瓶中，方便存取，密封保存，有利于直接送检。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的取样部结构示意图；

图3是本发明图2中取样部的纵向剖视图；

图4是本发明的取样桶内部结构示意图；

图5是本发明的开合板结构示意图；

图6是本发明的开合机构打开状态下的结构示意图；

图7是本发明的收集部结构示意图；

图8是本发明的收集板活动打开状态下的结构示意图。

其中，1-主体，11-隔板，12-滑槽，2-取样部，21-升降盘，22-转盘，221-驱动电机，222-转动电机，223-凸环，224-第二齿牙，23-钻头，231-金刚石凸刃，232-沟槽，233-钻杆，24-取样桶，241-活动挡板，242-滑轨，243-限位板，244-推杆电机，245-限位块，25-升降电机，251-升降杆，26-旋转槽，261-第一嵌槽，262-第二嵌槽，263-第一齿牙，3-收集部，31-收集板，311-滑块，32-压板，321-毛刷，33-收纳槽组，331-收纳槽，332-收纳瓶，34-吸尘机构，35-液压缸，351-液压杆，4-开合机构，41-开合板，411-凸块，42-弹簧槽，43-刀刃，44-钢丝绳，45-卷扬机，46-弹簧。

具体实施方式

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，本发明实施例中所用术语“前后”、“左右”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。

实施例1

如图1所示，一种土壤磁化率检测用土壤取样收集装置，包括主体1、取样部2和收集部3，取样部2位于主体1内一侧，主体1底部设有用于使取样部2通过的开口，收集部3位于主体1内另一侧，取样部2和收集部3之间的主体1内设有隔板11，主体1底部设有滚轮。

如图2、3所示，取样部2包括升降盘21、转盘22、钻头23和取样桶24，升降盘21的顶面中心处通过升降杆251与位于主体1内顶面的升降电机25连接，升降电机25为市售起重运输用G立式齿轮减速电机，升降盘21底面开设有圆环形的旋转槽26，转盘22嵌设在旋转槽26内并与旋转槽26转动啮合连接，旋转槽26外环侧壁中部设有第一嵌槽261，位于第一嵌槽261上下两侧的旋转槽26外环侧壁上设有第一齿牙263，旋转槽26内环侧壁中部设有第二嵌槽262，转盘22侧壁中部设有与第一、第二嵌槽261、262相配合的凸环223，位于凸环223上下两侧的转盘22侧壁上设有与第一齿牙263相啮合的第二齿牙224。

如图2所示，转盘22顶部设有用于驱动转盘22绕旋转槽26转动的驱动电机221，驱动电机221为市售小型卧式齿轮减速电机，转盘22内底部两端各设有一组转动电机222，转动电机222为市售小型立式齿轮减速电机，转动电机222下方的输出端通过钻杆233与钻头23螺纹连接，两组钻杆233位于取样桶24的两侧，螺纹拧紧的方向与钻头23在取样过程中转动的方向相同，转动时钻头23与钻杆233之间越来越紧，可以防止在高速转动取样时钻头23脱落。

如图2-4所示，取样桶24与转盘22底部中心处连接，取样桶24内部设有活动挡板241，活动挡板241顶部通过绳索与取样桶24内顶部连接，取样桶24两侧内壁设有滑轨242，滑轨242内滑动连接有限位板243，限位板243通过伸缩杆与取样桶24内顶部设有的推杆电机244的输出端连接，推杆电机244为市售HLF交流电动推杆，滑轨242上设有刻度线，可根据需要采集的土壤样品量调整限位板243的位置，限位板243底部设有压力传感器，压力传感器为市售微型ZZ110-008压力传感器，压力传感器与位于转盘22内部的控制器电性连接，控制器为市售PLC控制器，控制器通过电磁继电器与升降电机25、驱动电机221以及转动电机222电性连接，钻头23表面倾斜设有若干金刚石凸刃231，每个金刚石凸刃231之间设有用于疏通土壤的沟槽232，有利于将土壤充分扰动后排进取样桶24内，取样桶24底部设有开合机构4。

如图2、5所示，开合机构4包括两组对称开合的开合板41，开合板41的内侧设有弹簧槽42和刀刃43，开合板41的外侧通过钢丝绳44与位于转盘22底部的卷扬机45连接，卷扬机45为市售电动卷扬机，两组开合板41通过位于弹簧槽42内的弹簧46连接，弹簧46为市售高弯曲高回弹性弹簧，在小于取样桶24直径的拉伸范围内可以完成快速回弹且不容易发生形变，弹簧槽42为两组，弹簧槽42内设有用于保护弹簧46的保护套，保护套为市售乳胶材质的弹力套，拉伸强度高，耐磨程度高，其两端分别固定在对应两组弹簧槽42的底部，防止土壤进入到弹簧46内，保护弹簧46，开合板41顶部中心处设有与取样桶24底部凹槽滑动连接的凸块411，取样桶24外壁设有用于阻挡开合板41上移的限位块245，限位块245为两组且对称设置在钢丝绳44两侧，限位块245的位置设置为距离取样桶24底部3/4取样桶24半径的长度，两组限位块245之间距离为1/4取样桶24半径的长度。

如图7所示，收集部3包括与主体1底部滑动连接的收集板31，收集板31为U型设置，其通过两侧的滑块311与主体1底部的滑槽12滑动连接，与隔板11滑动连接的压板32，压板32上部通过液压杆351与固定在隔板11上的液压缸35的输出端连接，压板32底部设有毛刷321，毛刷321的长度为滑块311距离收集板31的长度，位于隔板11上部且与其固定连接的收纳槽组33以及与主体1内壁固定连接的吸尘机构34，吸尘机构34的排出管与收纳槽组33内设有的收纳瓶332连接，收纳槽组33为横向竖向均设有若干组收纳槽331的矩形板，每个收纳槽331内均设有一组收纳瓶332，收纳瓶332凸出收纳槽331的上部设有用于与吸尘机构34的排出管对接的接口，吸尘机构34为市售农业用移动式螺旋小型吸土机，其内部配备有国标纯铜电机，定制加厚螺旋，全开式异物仓，吸尘机构34的排出管为市售加厚牛筋管。

应用上述土壤磁化率检测用土壤取样收集装置进行大范围内土壤取样的工作方法和原理为：

本实施例中的取样桶24高度为80cm，半径为10cm，需要收集0.004m

首先，通过滚轮将主体1移动至需要进行土壤样品采集的地段，打开推杆电机244使其控制限位板243沿滑轨242移动至滑轨242中间的位置，即刻度线显示40cm处的位置，打开卷扬机45使其拉动钢丝绳44从而带动开合板41向取样桶24两侧打开，直至开合板41被限位块245阻挡后关闭卷扬机45，如图6所示的状态，随后打开转动电机222，使其带动钻杆233以及钻头23高速旋转；打开驱动电机221，使其带动转盘22沿旋转槽26转动，第一齿牙263和第二齿牙224相互啮合，凸环223在第一嵌槽261和第二嵌槽262内滑动且起到支撑转盘22的作用；打开升降电机25，使其控制升降杆251向下运动，从而带动升降盘21向下运动穿过主体1底部的开口，直至钻头23底部接触到土壤，并开始取样。

随着钻头23的转动、转盘22的转动以及升降盘21的下降，约为升降盘21的表面积范围内土壤样品被金刚石刀刃231扰动成细小的颗粒后随沟槽232进入到取样桶24内，随着取样桶24内收集到的土壤样品逐渐增多，土壤推动活动挡板241上移，直至活动挡板241接触到限位板243的底部，此时压力传感器感应到压力信号，将压力信号传递给控制器，后通过电磁继电器控制升降电机25、驱动电机221以及转动电机222停止工作，卷扬机45释放钢丝绳44，使两组开合板41在弹簧46的回弹作用下闭合封闭取样桶24的底部，由于此时土壤被扰动的较为疏松，因此在刀刃43的辅助作用下可以紧密闭合开合机构4，弹簧46收回至弹簧槽42内，相互对应的两组弹簧槽42紧密贴合。

然后打开升降电机25带动升降盘21上升，回到主体1内部原位，推动收集板31使其上的滑块311沿滑槽12滑动，直至收集板31位于取样部2的下方，随后打开卷扬机45使其拉动钢丝绳44从而带动开合板41向取样桶24两侧打开，使取样桶24内部的土壤样品落入到收集板31内，将收集板31退回至原位，如图8所示，将主体1向前移动4m，开始进行下一组取样。

以上述同样的方法完成取样后，打开液压缸35,使其控制液压杆351带动压板32下压，与收集板31相贴合，随后推动收集板31使其上的滑块311沿滑槽12滑动，直至收集板31位于取样部2的下方，此时在压板32与毛刷321的作用下，第一组收集到的土壤样品被聚拢至收集板31后侧，打开吸尘机构34，将聚拢的土壤样品吸送至提前与排出管对接好的收纳瓶332内，关闭吸尘机构34，密封收纳瓶332，随后再次打开吸尘机构34空吸5s使吸尘机构34内残留的土壤样品排出至主体1外部，再将排出管与下一组收纳瓶332对接，以此类推完成10组土壤样品的取样工作。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于取样方法不同。

应用上述土壤磁化率检测用土壤取样收集装置进行小范围内土壤取样的工作方法和原理为：

本实施例中的取样桶24高度为80cm，半径为10cm，需要收集0.002m

首先，通过滚轮将主体1移动至需要进行土壤样品采集的地段，打开推杆电机244使其控制限位板243沿滑轨242移动至滑轨242上刻度线显示20cm处的位置，打开卷扬机45使其拉动钢丝绳44从而带动开合板41向取样桶24两侧打开，直至开合板41被限位块245阻挡后关闭卷扬机45，如图6所示的状态，随后打开转动电机222，使其带动钻杆233以及钻头23高速旋转；打开升降电机25，使其控制升降杆251向下运动，从而带动升降盘21向下运动穿过主体1底部的开口，直至钻头23底部接触到土壤，并开始取样。

随着钻头23的转动以及升降盘21的下降，约为转盘22的表面积范围内土壤样品被金刚石刀刃231扰动成细小的颗粒后随沟槽232进入到取样桶24内，随着取样桶24内收集到的土壤样品逐渐增多，土壤推动活动挡板241上移，直至活动挡板241接触到限位板243的底部，此时压力传感器感应到压力信号，将压力信号传递给控制器，后通过电磁继电器控制升降电机25和转动电机222停止工作，卷扬机45释放钢丝绳44，使两组开合板41在弹簧46的回弹作用下闭合封闭取样桶24的底部，由于此时土壤被扰动的较为疏松，因此在刀刃43的辅助作用下可以紧密闭合开合机构4，弹簧46收回至弹簧槽42内，相互对应的两组弹簧槽42紧密贴合。

然后打开升降电机25带动升降盘21上升，回到主体1内部原位，推动收集板31使其上的滑块311沿滑槽12滑动，直至收集板31位于取样部2的下方，随后打开卷扬机45使其拉动钢丝绳44从而带动开合板41向取样桶24两侧打开，使取样桶24内部的土壤样品落入到收集板31内，将收集板31退回至原位，如图8所示，将主体1向前移动2m，开始进行下一组取样。

以上述同样的方法完成取样后，打开液压缸35，使其控制液压杆351带动压板32下压，与收集板31相贴合，随后推动收集板31使其上的滑块311沿滑槽12滑动，直至收集板31位于取样部2的下方，此时在压板32与毛刷321的作用下，第一组收集到的土壤样品被聚拢至收集板31后侧，打开吸尘机构34，将聚拢的土壤样品吸送至提前与排出管对接好的收纳瓶332内，关闭吸尘机构34，密封收纳瓶332，随后再次打开吸尘机构34空吸5s使吸尘机构34内残留的土壤样品排出至主体1外部，再将排出管与下一组收纳瓶332对接，以此类推完成20组土壤样品的取样工作。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于取样方法不同。

应用上述土壤磁化率检测用土壤取样收集装置进行不同深度土壤取样的工作方法和原理为：

本实施例中的取样桶24高度为120cm，半径为15cm，需要收集40cm、80cm和120cm深度的土壤各一组。

首先，通过滚轮将主体1移动至需要进行土壤样品采集的地段，打开推杆电机244使其控制限位板243沿滑轨242移动至滑轨242最上方，即刻度线显示120cm处的位置，随后打开转动电机222，使其带动钻杆233以及钻头23高速旋转；打开升降电机25，使其控制升降杆251向下运动，从而带动升降盘21向下运动穿过主体1底部的开口，直至钻头23底部下深到土壤以下40cm处，开始取样。

关闭升降电机25，打开卷扬机45使其拉动钢丝绳44从而带动开合板41向取样桶24两侧打开，直至开合板41被限位块245阻挡后关闭卷扬机45，如图6所示的状态，打开驱动电机221，使其带动转盘22沿旋转槽26转动，第一齿牙263和第二齿牙224相互啮合，凸环223在第一嵌槽261和第二嵌槽262内滑动且起到支撑转盘22的作用，当转盘22沿旋转槽26转过两圈后，取样桶24内取到了足够量的土壤样品，关闭驱动电机221，卷扬机45释放钢丝绳44，使两组开合板41在弹簧46的回弹作用下闭合封闭取样桶24的底部，由于此时土壤被扰动的较为疏松，因此在刀刃43的辅助作用下可以紧密闭合开合机构4，弹簧46收回至弹簧槽42内，相互对应的两组弹簧槽42紧密贴合。

然后打开升降电机25带动升降盘21上升，回到主体1内部原位，推动收集板31使其上的滑块311沿滑槽12滑动，直至收集板31位于取样部2的下方，随后打开卷扬机45使其拉动钢丝绳44从而带动开合板41向取样桶24两侧打开，使取样桶24内部的土壤样品落入到收集板31内，将收集板31退回至原位，如图8所示，开始进行下一组取样。

以上述同样的方法使钻头23底部下深到土壤以下80cm处完成取样后，打开液压缸35，使其控制液压杆351带动压板32下压，与收集板31相贴合，随后推动收集板31使其上的滑块311沿滑槽12滑动，直至收集板31位于取样部2的下方，此时在压板32与毛刷321的作用下，第一组收集到的土壤样品被聚拢至收集板31后侧，打开吸尘机构34，将聚拢的土壤样品吸送至提前与排出管对接好的收纳瓶332内，关闭吸尘机构34，密封收纳瓶332，随后再次打开吸尘机构34空吸5s使吸尘机构34内残留的土壤样品排出至主体1外部，再将排出管与下一组收纳瓶332对接，以此类推完成3组土壤样品的取样工作。