一种野外土壤土层的标本采集制作装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种野外土壤土层的标本采集制作装置及其使用方法，包括底板，底板上转动连接有立柱，立柱的一侧竖直滑动连接有取样筒，取样筒的一侧可拆卸式连接有U型状的围板、切刀，取样筒靠近围板的一侧固定连接有支撑板，支撑板的侧壁上且位于围板的上下两端设有插刀，本发明通过取样筒直接将围板插入土壤内部，利用切刀直接将围板内的土壤切割至厚度适中，避免取样时花费大量时间与人力挖出土坑，可适用于各类土壤，并且省去了修理土柱的时间，且土壤剖面标本封闭在围板、切刀以及插刀围成的空间内，与土体剥离过程中不会发生样品下坠与断裂等现象。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤标本技术领域，具体为一种野外土壤土层的标本采集制作装置及其使用方法。

背景技术

土壤标本是为了在室内对土壤进行详细研究、观察或是作为展览陈列、教学示范所用，主要分为散装土壤标本、分类纸盒标本和整段标本三类，土壤的整段剖面标本的采集难度比较大、易破损、保存难度比较大；传统的整段标本需要事先挖掘较大的土坑，然后在土坑中修理出垂直的方形土柱，一方面是花费较大的时间与人力，二是效果较差，难以使修理的土柱四周平整，并且土壤剖面的样本采集过程中，样品箱从一侧扣在土柱上无法对土柱远离样品箱的一侧面给予有效支撑，因此样本剥离土体时容易断裂、塌陷，不易装入样品箱；并且土壤样品采集到样品箱内后，还需要在土壤样品中进行钻孔、胶液填充等后期工序处理，这种处理方法易造成样本的损坏，不好搬运，容易断裂，土壤结构损坏，因此我们提出了一种野外土壤土层的标本采集制作装置及其使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种野外土壤土层的标本采集制作装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种野外土壤土层的标本采集制作装置，包括底板，所述底板上转动连接有立柱，所述立柱的一侧竖直滑动连接有取样筒，所述取样筒的中部为中空设置实现取样筒向下滑动插入地面后原状整段土壤进入取样筒的内部，所述取样筒的一侧侧壁上开有C型缺口，所述C型缺口的内部可拆卸式连接有U型状的围板，所述围板的开口一侧可拆卸式连接有用于将取样筒内部的土壤样品纵向切割的切刀，所述取样筒靠近围板的一侧固定连接有支撑板，所述支撑板的侧壁上且位于围板的上下两端设有插刀，两个插刀通过驱动设备活动插入取样筒的内部用于实现将围板的上下两端进行封闭。

优选的，所述立柱远离取样筒的一侧设有钻机设备，所述钻机设备上竖直安装有用于向地面钻孔的钻杆，所述取样筒的一侧竖直滑动连接有用于将钻孔靠近取样筒的一侧切割至竖直平面的辅助筒，所述辅助筒与钻杆以立柱的转轴为中心线呈中心对称设置，所述辅助筒的下端靠近取样筒的内侧壁上固定连接有用于将辅助筒切割的土壤推入钻孔内部的推板。

优选的，所述立柱上转动连接有第三螺杆，所述第三螺杆通过第三电机驱动旋转，所述辅助筒的上端侧壁上啮合套接在第三螺杆的侧壁上。

优选的，所述立柱的内部转动连接有第一螺杆，所述第一螺杆通过第一电机驱动旋转，所述取样筒的上端固定连接有升降块，且所述升降块的一侧啮合连接在第一螺杆的侧壁上。

优选的，所述驱动设备包括第二电机、第二螺杆以及导向杆，所述第二电机固定连接在支撑板的侧壁上，所述第二螺杆转动连接在支撑板的侧壁上，且所述第二螺杆的一端与第二电机的输出轴固定连接，所述导向杆固定连接在支撑板的侧壁上，所述插刀远离取样筒的一端啮合套接在第二螺杆上，且所述插刀远离取样筒的一端也滑动套接在导向杆的侧壁上。

优选的，所述底板的侧壁上开有供钻杆、取样筒以及辅助筒下端贯穿的通孔，所述立柱的一侧插接有固定螺栓，所述底板的上侧面上开有多个螺孔，所述固定螺栓的螺纹端与多个螺孔活动啮合用于实现将钻杆或取样筒、辅助筒的位置固定在通孔的正上方。

一种野外土壤土层的标本采集制作装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步：将采样点的土壤表面铲平并将底板固定放置在采样点土壤表层；

第二步：利用立柱的旋转，使钻杆的位置移动至通孔的正上方并进行固定，启动钻机设备使钻杆向下旋转移动后贯穿通孔并在采样点上钻出竖直的钻孔后，钻机设备向上移动复位；

第三步：利用立柱的旋转，使取样筒、辅助筒的位置移动至通孔的正上方并进行固定；

第四步：启动第三电机，使辅助筒顺着钻孔插入土壤内部，并将钻孔靠近取样筒一侧的钻孔侧壁切割至平面状，利用推板将切割的土壤推入至钻孔的内部；

第五步：启动第一电机，使取样筒贴着辅助筒的侧壁向下插入土壤内部，通过切刀将取样筒内部的整段土壤进行切割修理成厚薄相同的样品并自动收纳进围板内，利用辅助筒的内腔将支撑板、插刀以及驱动设备可随着取样筒一起移动至土壤的内部；

第六步：取样筒完全插入至土壤内部后，第二电机驱动插刀插入至取样筒的内部并将围板的两侧进行封闭；

第七步：通过第一电机将取样筒向上提取移动，致使取样筒将土壤样品取出，然后将围板与切刀从取样筒的内部取下便可将围板内部的土壤样品单独取出；

第八步：将切刀从围板上取下，用封闭罩替代切刀将围板的开口住进行封闭，继而实现土壤标本的采集制作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过取样筒直接将围板插入土壤内部，利用切刀直接将围板内的土壤切割至厚度适中，避免取样时花费大量时间与人力挖出土坑，可适用于各类土壤，并且省去了修理土柱的时间，且土壤剖面标本封闭在围板、切刀以及插刀围成的空间内，与土体剥离过程中不会发生样品下坠与断裂等现象；并且利用泵体、注胶柱、吸管以及出胶管可直接向处于围板内部的土壤样品注胶凝固，继而有效保持土壤整段的完整性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图Ⅰ；

图2为本发明的整体结构示意图Ⅱ；

图3为本发明的整体结构示意图Ⅲ；

图4为本发明的取样筒、辅助筒、推板与切刀处的剖视图Ⅰ；

图5为本发明的取样筒、辅助筒、推板与切刀处的剖视图Ⅱ；

图6为本发明的取样筒、围板、立板、注胶柱与出胶管处的结构示意图；

图7为本发明的取样筒、围板、立板、注胶柱与切刀处的爆炸图；

图8为本发明的取样筒、围板、立板、注胶柱与切刀处的剖视爆炸图；

图9为本发明的取样筒、立板、注胶柱与电动推杆处的剖视图；

图10为本发明的取样筒、围板、切刀、插刀与驱动设备处的剖视图；

图11为本发明的围板与封闭罩处的结构示意图；

图12为本发明的围板与封闭罩处的爆炸图；

图13为本发明的底板、立柱、通孔、固定螺栓与螺孔处的爆炸图；

图14为本发明的立柱、第一螺杆、升降块与取样筒处的剖视图。

图中：1、底板，2、立柱，3、钻机设备，301、钻杆，4、取样筒，401、第一螺杆，402、第一电机，403、升降块，5、围板，501、封闭罩，6、切刀，7、支撑板，8、插刀，9、驱动设备，901、第二电机，902、第二螺杆，903、导向杆，10、辅助筒，11、推板，12、通孔，13、固定螺栓，14、螺孔，15、第三螺杆，16、第三电机，17、电动推杆，18、立板，19、注胶柱，20、泵体，21、胶盒，22、吸管，23、出胶管。

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。

请参阅图1-14，本发明提供一种技术方案：一种野外土壤土层的标本采集制作装置，包括底板1，所述底板1上转动连接有立柱2，所述立柱2的一侧竖直滑动连接有取样筒4，如图6所示，取样筒4的下端开有切割齿，有利于取样筒4插入土壤内部，所述取样筒4的中部为中空设置实现取样筒4向下滑动插入地面后原状整段土壤进入取样筒的内部，所述取样筒4的一侧侧壁上开有C型缺口，所述C型缺口的内部可拆卸式连接有U型状的围板5，所述围板5的开口一侧可拆卸式连接有用于将取样筒4内部的土壤样品纵向切割的切刀6，如图7所示，切刀6与围板5通过螺丝固定连接在C型缺口的内部，切刀6与围板5固定连接在C型缺口的内部后，将C型缺口补住，致使取样筒4、切刀6与围板5的外部组成规整的方形柱状，有利于取样筒4、切刀6与围板5插入土壤内部，并且通过更换不同厚度的围板5、切刀6，可实现调节围板5与切刀6之间的土壤标本厚度，这样能够根据需求采取厚度不同的土壤标本，所述取样筒4靠近围板5的一侧固定连接有支撑板7，所述支撑板7的侧壁上且位于围板5的上下两端设有插刀8，两个插刀8通过驱动设备9活动插入取样筒4的内部用于实现将围板5的上下两端进行封闭。

取样筒4插入土壤内部时，为了使支撑板7、插刀8以及驱动设备9固定在取样筒4的一侧并能够随着取样筒4下移，具体而言，所述立柱2远离取样筒4的一侧设有钻机设备3，所述钻机设备3上竖直安装有用于向地面钻孔的钻杆301，钻杆301的外壁上设有蜗轮，当钻杆301向下钻入土壤内部时，钻下的土壤通过蜗轮排出，所述取样筒4的一侧竖直滑动连接有用于将钻孔靠近取样筒4的一侧切割至竖直平面的辅助筒10，所述辅助筒10与钻杆301以立柱2的转轴为中心线呈中心对称设置，所述辅助筒10的下端靠近取样筒4的内侧壁上固定连接有用于将辅助筒10切割的土壤推入钻孔301内部的推板11，如图4-5所示，当辅助筒10向下插入土壤时，靠近取样筒4一侧的辅助筒10对土壤进行铲除，使取样筒4一侧的土壤进行清除，此时铲除的土壤被推板11推入钻孔的内部，并堆积在钻孔的底部，因此钻杆301的深度要深于采样土壤的深度(取样筒4与辅助筒10的插入深度)，例如取样筒4插入的深度为1米，钻杆301需钻出的深度为1.5米的钻孔，钻孔底部的0.5米用于盛装由辅助筒10铲除的土壤，致使辅助筒10始终保持中空状态，这样支撑板7、插刀8以及驱动设备9可从辅助筒10内腔内随着取样筒4下移，避免土壤产生干涉。

为了能够驱动辅助筒10竖直滑动，具体而言，所述立柱2上转动连接有第三螺杆15，所述第三螺杆15通过第三电机16驱动旋转，第三电机16固定连接在立柱2的侧壁上，第三电机16的输出轴与第三螺杆15的一端固定连接，当第三电机16启动时，第三电机16的输出轴带着第三螺杆15旋转，所述辅助筒10的上端侧壁上啮合套接在第三螺杆15的侧壁上。

为了能够驱动取样筒4竖直滑动，具体而言，所述立柱2的内部转动连接有第一螺杆401，所述第一螺杆401通过第一电机402驱动旋转，所述取样筒4的上端固定连接有升降块403，且所述升降块403的一侧啮合连接在第一螺杆401的侧壁上，第一电机402固定连接在立柱2的侧壁上，第一电机402的输出轴与第一螺杆401的一端固定连接，当第一电机402启动时，第一电机402的输出轴带着第一螺杆401旋转，此时升降块403在立柱2上竖直滑动的同时，带着取样筒4进行竖直滑动。

为了能够实现插刀8能够插入取样筒4的内部，具体而言，所述驱动设备9包括第二电机901、第二螺杆902以及导向杆903，所述第二电机901固定连接在支撑板7的侧壁上，所述第二螺杆902转动连接在支撑板7的侧壁上，且所述第二螺杆902的一端与第二电机901的输出轴固定连接，当第二电机901启动时，第二电机901的输出轴能够驱动第二螺杆902进行转动，所述导向杆903固定连接在支撑板7的侧壁上，所述插刀8远离取样筒4的一端啮合套接在第二螺杆902上，且所述插刀8远离取样筒4的一端也滑动套接在导向杆903的侧壁上，如图10所示，当第二电机901启动时，第二螺杆902驱动插刀8沿着导向杆903滑动，从而实现插刀8插入取样筒4的内部并进行对围板5的上下两端进行封闭。

如图13所示，为了便于将辅助筒10与钻杆301钻出的孔对齐，具体而言，所述底板1的侧壁上开有供钻杆301、取样筒4以及辅助筒10下端贯穿的通孔12，当钻杆301、取样筒4以及辅助筒10处于通孔12的正上方时，向下移动钻杆301、取样筒4以及辅助筒10，此时钻杆301、取样筒4以及辅助筒10可穿过通孔12并插入土壤的内部，所述立柱2的一侧插接有固定螺栓13，所述底板1的上侧面上开有多个螺孔14，所述固定螺栓13的螺纹端与多个螺孔14活动啮合用于实现将钻杆301或取样筒4、辅助筒10的位置固定在通孔12的正上方。

一种野外土壤土层的标本采集制作装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步：将采样点的土壤表面铲平并将底板1固定放置在采样点土壤表层；

第二步：利用立柱2的旋转，使钻杆301的位置移动至通孔12的正上方并进行固定，启动钻机设备3使钻杆301向下旋转移动后贯穿通孔12并在采样点上钻出竖直的钻孔后，钻机设备3向上移动复位；

第三步：利用立柱2的旋转，使取样筒4、辅助筒10的位置移动至通孔12的正上方并进行固定；

第四步：启动第三电机16，使辅助筒10顺着钻孔插入土壤内部，并将钻孔靠近取样筒4一侧的钻孔侧壁切割至平面状，利用推板11将切割的土壤推入至钻孔的内部；

第五步：启动第一电机401，使取样筒4贴着辅助筒10的侧壁向下插入土壤内部，通过切刀6将取样筒4内部的整段土壤进行切割修理成厚薄相同的样品并自动收纳进围板5内，利用辅助筒10的内腔将支撑板7、插刀8以及驱动设备9可随着取样筒4一起移动至土壤的内部；

第六步：取样筒4完全插入至土壤内部后，第二电机901驱动插刀8插入至取样筒4的内部并将围板5的两侧进行封闭；

第七步：通过第一电机402将取样筒4向上提取移动，致使取样筒4将土壤样品取出，然后将围板5与切刀6从取样筒4的内部取下便可将围板5内部的土壤样品单独取出；

第八步：将切刀6从围板5上取下，用封闭罩501替代切刀6将围板5的开口住进行封闭，继而实现土壤标本的采集制作，如图11-12所示，被胶液凝固的土壤整段样品处于围板5上后，将封闭罩501罩在围板5上，利用螺丝将围板5与封闭罩501进行固定，此时可将土壤整段样品封闭住，并且封闭罩501的中部采用透明玻璃材质，便于展览观察使用，另外，当围板5与封闭罩501固定后，向围板5的网孔以及围板5与封闭罩501的连接处涂抹胶液，这样进一步对土壤整段样品进行密封处理，有利于土壤整段样品的存储收纳。

为了避免围板5内部的土壤整段样品出现断裂的现象，所述支撑板7靠近围板5的一侧固定连接有电动推杆17，所述电动推杆17的输出轴上固定连接有立板18，所述立板18靠近围板5的一侧均匀排列有多个注胶柱19，注胶柱19的中部开有供胶液流动的孔，所述围板5的侧壁上开有网孔，网孔的尺寸与注胶孔19的尺寸相吻合，致使注胶柱19随着立板18进行移动时，注胶柱19能够插入围板的网孔内，所述注胶柱19贯穿网孔并插入围板5内部的土壤中，所述立柱2上固定安装有泵体20以及用于盛放胶液的胶盒21，所述泵体20上设有吸管22与出胶管23，所述吸管22插接至胶盒21的内部，所述出胶管23与多个注胶柱19连通。

一种野外土壤土层的标本采集制作装置的使用方法：

在进行第五步的过程之前，通过电动推杆17，致使立板18向着围板5滑动，致使注胶柱19插在网孔的内部，使注胶柱19的端部与围板5的内部齐平(如图10所示)，此时，围板5随着取样筒4插入土壤内部取样时，通过注胶柱19将围板5的网孔堵住，避免处于围板5内部的土壤样品从网孔露出；

在第六步的过程完成后，通过电动推杆17，致使立板18再次向着围板5滑动，致使注胶柱19从网孔处滑进围板5的内部(如图9所示)，此时，注胶柱19插在围板5内部的土壤样品中，使围板5内部的土壤样品中被注胶柱19插出均匀分布的注胶孔，然后通过电动推杆17，致使立板18滑动将注胶柱19反向退出围板5的内部，进行复位注胶柱19(复位至如图10所示的状态)，在使注胶柱19退出复位过程中，泵体20启动，致使泵体20通过吸管22吸取胶盒21内部的胶液，并将吸取的胶液顺着出胶管23流动至注胶柱19处，并从注胶柱19将胶液注入到围板5内部的土壤样品中的注胶孔内，实现进行注胶作业；

注胶柱19复位结束后，将吸管22从胶盒21的内部取出后，致使吸管22暴露在外部，此时泵体20继续工作，此时吸管22吸取气体，致使气体顺着出胶管23流动至注胶柱19处，并从注胶柱19将气体缓慢注入围板5内部的土壤样品中，使气体流通后加快胶液的凝固，为了有利于气体的流通，从而进一步加快胶液的凝固，位于围板5上方的插刀8从取样筒4的内部抽出，这时围板5的上方开口导通，此时注入围板5内的气体从土壤样品中向上流动排出，继而加快了气体的流通，从而进一步加快胶液的凝固，另外，向围板5内的土壤整段样品注入气体时，也起到将吸管22、出胶管23、注胶柱19以及泵体20内部的胶液排空的作用，防止胶液在吸管22、出胶管23、注胶柱19以及泵体20的内部堆积凝固。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。