采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置及采样方法

摘要

本发明公开了一种采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置及采样方法，采样装置包括底板(1)、左侧板(2)、右侧板(3)、推杆(4)、定位板(5)、背板(6)；推杆(4)与底板(1)的外边侧铰接；左侧板(2)与右侧板(3)上具有距底板距离相同的N对安装槽，左侧板(2)和右侧板(3)上相邻安装槽(7)的间隔相同，定位板(5)以平行于底板(5)的方式设置于安装槽(7)内。采样装置中左侧板和右侧板上具有不同位置的安装槽，通过设置定位板与底板的间距来调整采样厚度，使该采样装置能够实现不同厚度的沉积物采样。本采样装置采样厚度可调、采样精准，操作方便，重量轻、可拆卸，携带方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种样品采集装置，尤其涉及采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置及采样方法。

背景技术

沉积物是河流、湖泊、水库以及海洋等水域的重要组成部分，它能够通过多种途径与上覆水体之间进行物质交换，沉积物中重金属、有机氯等污染物的迁移转化对水生生物和底栖动物的生存环境起着重要影响作用，沉积物的“健康状况”无疑关系到水生生态系统的健康，进而通过食物链影响到人类自身，因此对沉积物样品进行采集和监测具有非常重要的意义。

目前国内外研制开发的沉积物采样装置种类繁多，主要包括重力采样器、活塞式采样器、连杆式采样器、冷冻式采样器以及钻进式采样器等。重力采样器分为抓斗式和柱状式两类，抓斗式采样器结构简单、操作方便，但质量较重、不便携带，仅适合采集表层20cm左右的样品，而且采样厚度不可控，对沉积物样品扰动大、密封性差，易造成样品流失和采集效率低等问题，通常只用于表层混合态沉积物样品的采集。

柱状式采样器是通过垂直插入沉积物中获取未受扰动的柱状沉积物样品，所取得的样品具有很好的代表性，目前使用的柱状式采样器多结构复杂，体积较大且笨重，需要专门的起吊设备，价格昂贵，操作不方便，而且很多检测地区地形崎岖，不便于携带重型设备。

许多研究和实践仅需要采集表层沉积物样品，目前的沉积物取样装置结构复杂、成本高、人力消耗大、不便于携带，因此，研制一种对表层沉积物扰动小、便于携带、使用方便，采样厚度可控的表层沉积物采样装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决目前沉积物取样装置结构复杂、成本高，采样厚度不可控的技术问题，本发明提供一种采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置及采样方法。

本发明提供的采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置，包括：底板、左侧板、右侧板、推杆、定位板、背板；

所述左侧板与所述底板的左侧边固定连接，所述右侧板与所述底板的右侧边固定连接，所述背板的底端与所述底板的后端固定连接，所述背板的左侧与所述左侧板连接，所述背板的右侧与所述右侧板连接；所述推杆与所述底板的外边侧铰接；所述左侧板与所述右侧板上具有距所述底板距离相同的N对安装槽，所述N为大于或等于1的整数，所述左侧板和所述右侧板上相邻安装槽的间隔相同，所述定位板以平行于所述底板的方式设置于所述安装槽内；

所述定位板的两侧均对称地设置有N个卡槽，所述卡槽具有卡钩；所述左侧板和所述右侧板的外侧对应于所述安装槽的位置设置有卡扣式固定装置，所述卡扣式固定装置包括凹形的固定件、旋转连接于固定件的两端的轴承、与轴承固定的卡扣；所述卡扣的端部包括卡钩。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述左侧板和所述右侧板上相邻的安装槽的间距相同，所述左侧板和所述右侧板上相邻的卡扣式固定装置的间距相同，所述定位板上相邻卡槽的间距相同，所述卡槽的位置与所述卡扣式固定装置的位置相对应。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述定位板的一端设置有弧形连接板，所述弧形连接板的弯曲方向为相对所述底板一侧的相反方向；或者，所述定位板的一端设置有倾斜板，所述倾斜板的倾斜方向为相对所述底板一侧的相反方向。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述推杆包括主推杆、左推杆和右推杆；所述左侧板的外侧的底部安装 有左推杆安装座；所述右侧板的外侧的底部安装有右推杆安装座；所述左推杆通过第一销轴铰接在所述左推杆安装座上；所述右推杆通过第二销轴铰接在所述右推杆安装座上；所述主推杆为伸缩杆。

或者，所述主推杆与所述左推杆及所述右推杆构成人字形结构，或者，所述推杆还包括与所述主推杆相连接的横梁，所述左推杆与所述右推杆平行设置，并通过连接横梁连接。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述左侧板和所述右侧板与所述背板相连的一端的外侧分别对称的设置有至少一个推杆卡接装置。所述底板的前端为楔形结构，左推杆固定于左侧板上位置最低的推杆卡接装置时左推杆与底板的角度与所述楔形结构的角度相同，右推杆固定于右侧板上位置最低的推杆卡接装置时右推杆与底板的角度与所述楔形结构的角度相同，所述楔形结构的角度为45度。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述便携式表层沉积物采样装置还包括遮挡板，所述左侧板上与所述底板和所述背板均无连接的一侧的内侧具有滑槽，所述右侧板上与所述底板和所述背板均无连接的一侧的内侧具有滑槽，所述遮挡板的两侧分别设置于所述左侧板的滑槽和所述右侧板的滑槽内。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述便携式表层沉积物采样装置具有以下特征中的至少一种：所述左侧板与所述右侧板上均设置有多个侧板漏水孔；所述背板上设置有多个背板漏水孔；所述底板上设置有多个底板漏水孔。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述左侧板与所述底板前端连接部位的角度为20度至70度之间的值；所述右侧板与所述底板前端连接部位的角度与所述左侧板与所述底板前端连接部位的角度相同。

上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采样装置还具有以下特点：

所述左侧板与所述底板前端连接部位的角度为60度。

本发明提供的使用上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采集装置的 采样方法，包括：

确定需采集的沉积物的厚度，将定位板固定于左侧板和右侧板内的固定槽内，使定位板与底板间隔与所述厚度相同的距离；将定位板处两侧的卡扣式固定装置与所述定位板的卡槽的卡钩固定；将左推杆卡接于左侧板上一推杆卡接装置处，将右推杆卡接于右侧板与所述推杆卡接装置位置相同的推杆卡接装置上；沿左侧板和右侧板的滑槽插入遮挡板；将所述采集装置沿与水面倾斜的角度伸入沉积物内；水平推动所述主推杆，将所述采集装置移出水体；采样完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的便携式表层沉积物采样装置中左侧板和右侧板上具有不同位置的安装槽，将定位板固定于安装槽中并且使定位板与底板平行设置。通过设置定位板与底板的间距来调整采样厚度，使该采样装置能够实现不同厚度的沉积物采样，从而满足不同采样厚度的要求。本采样装置采样厚度精准，操作方便，重量轻、可拆卸，携带方便。本采样装置适用于工作人员将推杆以与水面倾斜的角度伸入水底进行采集的场景，方便工作人员采集距离船体较远的目标。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例一中便携式表层沉积物采样装置的结构示意图；

图2是实施例一中定位板的结构示意图。

图3是实施例一中卡扣式固定装置的结构示意图。

图4是实施例一中底板的截面图；

图5是实施例一中具有第一种推杆结构的便携式表层沉积物采样装置的俯视图；

图6是实施例一中具有第二种推杆结构的便携式表层沉积物采样装置 的俯视图；

图7是实施例二中便携式表层沉积物采样装置的结构示意图；

图8是实施例三中便携式表层沉积物采样装置的结构示意图；

图9是实施例三中便携式表层沉积物采样装置的侧视图。

附图标记说明：

1、底板；2、左侧板；21、左推杆安装座；3、右侧板；31、右推杆安装座；4、推杆；41、主推杆；42、左推杆；43、右推杆；44、横梁；5、定位板；51、卡槽；510、卡钩；52、弧形连接板；6、背板；61、背板漏水孔；7、安装槽；8、卡扣式固定装置；81、固定件；82、轴承；83、卡扣；84卡钩；9、卡扣；10、遮挡板。

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，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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

实施例一

图1为实施例一中便携式表层沉积物采样装置的结构示意图。此便携式表层沉积物采样装置包括：底板1、左侧板2、右侧板3、推杆4、定位板5、背板6。其中，左侧板2与底板1的左侧边固定连接，右侧板3与底板1的右侧边固定连接，推杆4与底板1的外边侧铰接；背板6的底端与底板1的后端固定连接，背板6的左侧与左侧板2连接，背板6的右侧与右侧板3连接；左侧板2与右侧板3上具有距底板距离相同的N对安装槽7，N为大于或等于1的整数，左侧板2和右侧板3上相邻安装槽的间隔相同，定位板5以平行于底板5的方式设置于安装槽内。

本实施例中，定位板5可灵活的设置于左侧板2与右侧板3的不同高度 的安装槽内，从而可以自由调整定位板5距底板1的距离，从而使该采样装置能够采集到不同厚度的沉积物。左侧板2和右侧板3上相邻安装槽7间隔固定单位，此固定单位可以是1厘米、或者1.5厘米、或者2厘米等。

为防止定位板5在采集过程中从安装槽7中滑出，影响采集效果，采样装置中可增加固定装置。图2是定位板5的结构示意图。图3是卡扣式固定装置8的结构示意图。定位板5的两侧均对称地具有N个卡槽51，卡槽具有卡钩510。左侧板2和右侧板3的外侧对应于安装槽的位置设置有卡扣式固定装置8，卡扣式固定装置8包括凹形的固定件81、固定于固定件81的两端的轴承82、与轴承82固定的卡扣83；卡扣的端部包括卡钩84。

左侧板2和右侧板3上相邻的安装槽7的间距相同，左侧板2和右侧板3上相邻的卡扣式固定装置8的间距相同，定位板5上相邻卡槽51的间距相同，卡槽51的位置与卡扣式固定装置8的位置相对应。左侧板2与底板1前端连接部位的角度以及右侧板3与底板1前端连接部位的角度均为α，左侧板2和右侧板3上相邻的安装槽7的间距为左侧板2和右侧板3上相邻卡扣式固定装置8的间距与sinα的积。在制造此采集装置时，先确定左侧板2和右侧板3上相邻的安装槽7的间距为单位采集间隔h(例如1厘米)，在左侧板2和右侧板3上以垂直于其斜边的方式确定各安装槽7的位置的方法精确度不够，可采用在左侧板2和右侧板3的斜边上直接确定斜边间隔L即h/sinα的方式，可以使确定出的安装槽7位置更加精确。

为使采集表层沉积物过程中减少沉积物对采样装置的阻力，定位板5的一端设置有弧形连接板52，弧形连接板52的弯曲方向为相对底板1一侧的相反方向；或者，定位板52的一端设置有倾斜板，倾斜板的倾斜方向为相对底板1一侧的相反方向。

图4是实施例一中底板的截面图；为使沉积物更容易采集，底板1的前端为楔形结构。

定位板5的弧形连接板52或倾斜板可以使定位板5在底板1收集沉积物过程中，受沉积物表层作用力所产生的力矩更大，反作用于底板1的作用力也更大提高该沉积物采样装置采样厚度的准确性，防止因沉积物质量较轻、较软而导致定位板5定位不准确的技术问题，使该便携式表层沉积物采 样厚度更稳定，采样厚度更精准，为后续沉积物分析提供准确采样依据。

图5是实施例一中便携式表层沉积物采样装置的俯视图。推杆4包括主推杆41、左推杆42和右推杆43；左侧板2的外侧的底部安装有左推杆安装座21；右侧板3的外侧的底部安装有右推杆安装座31；左推杆43通过第一销轴铰接在左推杆安装座21上；右推杆44通过第二销轴铰接在右推杆安装座31上；主推杆41为伸缩杆。主推杆41与左推杆42及右推杆43通过人字形结构连接。该人字形结构的主推杆41与左推杆42及右推杆43可以一体成型，提高结构的稳固性和使用寿命。

图6是实施例一中便携式表层沉积物采样装置的俯视图。推杆4包括与主推杆41相连接的横梁44，左推杆42与右推杆43平行设置，并通过连接横梁44连接。

使用实施例一中的采样装置，在通过主推杆41推动底板1对沉积物采样时，即便是推杆4给底板1施加倾斜的作用力，底板1都可以在一定厚度范围内水平行进并采集沉积物。其中，主推杆41可进行伸缩，使整个采集装置方便携带及根据不同采样环境进行灵活使用。

实施例二

图7是实施例二中便携式表层沉积物采样装置的结构示意图。为防止使用便携式表层沉积物采样装置进行采集时，推杆相对于底板1的位置变化导致的采集不精确的问题，左侧板2和右侧板3与背板6相连的一端的外侧分别对称的设置有至少一个推杆卡接装置9。相邻推杆卡接装置9的间隔相同。

底板1的前端为楔形结构，其楔形结构的角度为θ，为使采集时的采集角度较优，使左推杆42固定于左侧板2上位置最低的推杆卡接装置9上后左推杆42与底板1的角度也为θ，同时使右推杆43固定于右侧板3上位置最低的推杆卡接装置9上后右推杆43与底板1的角度也为θ。θ的值优选为45度。

实施例三

为防止采集过程中，采样装置的空间内不需采集到表层沉积物的部分进入过多的沉积物，实施例三中增加了遮挡装置。图8是实施例三中便携式表 层沉积物采样装置的结构示意图。便携式表层沉积物采样装置还包括遮挡板10，左侧板2上与底板1和背板6均无连接的一侧的内侧具有滑槽，右侧板3上与底板1和背板6均无连接的一侧的内侧具有滑槽，遮挡板10的两侧分别设置于左侧板2的滑槽和右侧板3的滑槽内。

在上述各实施例还可包括以下特征：

为了使该采样装置在采样时，表层沉积物可以滞留在该采样装置内，上述各实施例中的便携式表层沉积物采样装置可以具有以下特征中的至少一种：左侧板2与右侧板3上均设置有多个侧板漏水孔；背板6上设置有多个背板漏水孔；底板1上设置有多个底板漏水孔。即，漏水孔的位置可以选择设置在左侧板2、右侧板3，背板6和底板1的一个面或多个面上，以适应不同沉积物采集需求。

左侧板2与底板1前端连接部位的角度α为20度至70度之间的值，右侧板3与底板1前端连接部位的角度与左侧板2与底板1前端连接部位的角度相同。图9是实施例三中便携式表层沉积物采样装置的侧视图。经过多次实验，根据实验结果分析得知，较优的，左侧板2与底板1前端连接部位的角度为60度。

为了防止推杆装置的翻转，上述各实施例中的便携式表层沉积物采样装置可以具有以下特征：底板1左侧与背板6连接端部区域固定有左挡块；底板1右侧与背板6连接端部区域固定有右挡块。左挡块和右挡块，可以保证底板1、左侧板2、右侧板3和背板6能够通过左推杆安装座21和右推杆安装座31逆时针翻转一定的角度并通过左挡块和右挡块抵靠在左推杆42与右推杆43上。通过设置左挡块和右挡块，以及连接横梁44结构，保证底板1、左侧板2、右侧板3和背板6组成的铲斗结构可以通过左推杆安装座21和右推杆安装座31相对推杆4顺时针翻转预定的角度，以及逆时针翻转一定的角度，从而适应定位板5定位控制该采集装置的采集深度，而且不会造成收集的沉积物因翻转角度过大而洒落。

使用此采样装置时，将定位板5插到安装槽7内后，基本上与底板1平行，这样，定位板5通过左侧板2与右侧板3和底板1形成一个固定厚度的采样器，在推杆4给底板1施加倾斜的作用力的情况下，定位板5不受阻力 的情况下，底板1会倾斜一定的角度进行铲取表层沉积物，在底板1的铲取厚度达到预定厚度时，定位板5会受到沉积物顶层阻力，定位板5会将阻力通过左侧板2和右侧板3传递给底板1，由于底板1两侧分别是通过铰接左推杆42与右推杆43的，所以底板1可以相对左推杆42和右推杆43连接的销轴转动，底板1会带动定位板5向上倾斜至到定位板5不再受到沉积物顶层阻力为止，最后保持底板1与定位板5保存在预定厚度范围内水平铲进沉积物并收集沉积物。

使用上述采样厚度可控的便携式表层沉积物采集装置的采样方法，包括：确定需采集的沉积物的厚度，将定位板5固定于左侧板2和右侧板3内的固定槽内，使定位板5与底板1间隔与所述厚度相同的距离；将定位板5处两侧的卡扣式固定装置与所述定位板5的卡槽51的卡钩510固定；将左推杆42卡接于左侧板2上一推杆卡接装置处，将右推杆43卡接于右侧板3与所述推杆卡接装置位置相同的推杆卡接装置上；沿左侧板2和右侧板3的滑槽插入遮挡板10；将所述采集装置沿与水面倾斜的角度伸入沉积物内；水平推动所述主推杆41，将所述采集装置移出水体；采样完成。

具体实施例

首先设置采集深度，设定采集深度为2厘米，将定位板5插接在相对底板1高度为2厘米的左侧安装槽和右侧安装槽内，然后采集者手持推杆4将该采集装置伸入水底采集深度为2厘米的表层沉积物，由于采集者在水边斜向下推动推杆4，底板1会通过左推杆安装座和右推杆安装座相对推杆4逆时针翻转预定的角度后通过左挡块和右挡块抵靠在左推杆42与右推杆43上；然后，底板1接触表层沉积物，然后铲取表层沉积物。在铲取表层沉积物过程中，定位板5的弧形连接板51部分会先接触表层沉积物，表层沉积物对弧形连接板51产生一定的阻力，定位板5与沉积物表面齐平后，采集者执行采集动作，底板1深入沉积物表层下2厘米深度采集沉积物，最后平稳采集到2厘米厚的表层沉积物。

本发明提供的便携式表层沉积物采样装置中左侧板和右侧板上具有不同位置的安装槽，将定位板固定于安装槽中并且使定位板与底板平行设置。通过设置定位板与底板的间距来调整采样厚度，使该采样装置能够实现不同 厚度的沉积物采样，从而满足不同采样厚度的要求。本采样装置采样厚度精准，操作方便，重量轻、可拆卸，携带方便。本采样装置适用于工作人员将推杆以与水面倾斜的角度伸入水底进行采集的场景，方便工作人员采集距离船体较远的目标。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。