一种土壤学的成分测定用土壤量样器及其使用方法与流程

[0001]
本发明涉及土壤采样及测量装置技术领域，具体为一种土壤学的成分测定用土壤量样器及其使用方法。


背景技术：

[0002]
土壤学是以地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层为对象，研究其中的物质运动规律及其与环境间关系的科学，是农业科学的基础学科之一，主要研究内容包括土壤组成，土壤的物理、化学和生物学特性，土壤的发生和演变，土壤的分类和分布，土壤的肥力特征以及土壤的开发利用改良和保护等，其目的在于为合理利用土壤资源、消除土壤低产因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理论依据和科学方法，因此土壤成分测定研究具有极其重要的意义。
[0003]
一般情况下土壤采用土壤采集器进行采集，有手动采集环刀钻和机动土壤采集钻，在野外进行采集土壤时，手动采集环刀钻比较轻便、可拆装、便于携带因此使用频率较高，使用时将土壤采集器竖直插入地面，拔出后便可获取土壤柱状样品，然后带回实验室通过量样器进行后续样品测量，即。然而，这样采集并不方便后期的土壤体积测量，因为在土壤柱状样品采集时，深度控制不准确，采集时容易造成土壤柱状样品受到挤压，造成土壤体积缩小，此时取出的土壤柱状样品无法恢复原始状态，造成后续一系列实验和测定均存在不同程度的误差，影响极其严重，因此，我们提出了一种才采样时就能初步量样、集采样和量样为一体的土壤柱状样品采集成分测定专用量样器。


技术实现要素：

[0004]
(一)解决的技术问题
[0005]
针对现有技术的不足，本发明提供了一种土壤学的成分测定用土壤量样器及其使用方法，解决了现有技术中土壤采样和量样分开，手动土壤采集器采样时容易造成土壤柱状样品收受到挤压造成量样和一系列后续测定误差的问题。
[0006]
(二)技术方案
[0007]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土壤学的成分测定用土壤量样器，包括把手、连接杆和采样管，所述连接杆的表面竖直方向等距设置有限位环形槽，且连接杆的表面设置有活动锁扣，所述活动锁扣与限位环形槽活动卡接，所述活动锁扣与限位板固定连接，所述限位板位于活动锁扣的下方且活动套接在连接杆的表面。
[0008]
所述连接杆的底部设置有顶盖，所述连接杆与把手和顶盖均分别为可拆卸连接，所述顶盖的下表面设置有推板，所述推板的顶部设置有固定杆，所述固定杆的顶部贯穿顶盖并与固定环的下表面固定连接，且固定环活动套接在连接杆的表面，所述采样管设置在顶盖的底部，所述顶盖的顶部设置有调节螺栓，所述采样管的顶部设置有连接件，所述调节螺栓与连接件螺纹连接。
[0009]
所述采样管为标准形状的圆筒或带腔正棱柱，且采样管的内部设置有网格板，所
述推板位于网格板的网格内部，且推板与网格板的网格形状和尺寸相适配，所述网格板与采样管的顶部位于同一高度，且网格板的高度不小于采样管的高度。
[0010]
优选的，所述连接杆的顶部为外螺纹结构，所述连接杆的底部为内螺纹结构，且顶盖的顶部设置有与连接杆底部内螺纹结构螺纹连接的凸起。
[0011]
优选的，所述把手包括把杆以及活动套接在把杆表面的把套，且把杆为空心钢管、把套为表面设置防滑纹的尼龙胶套。
[0012]
优选的，所述活动锁扣包括活动套接在连接杆表面的导套以及导套表面对称设置的弹簧扣，所述弹簧扣与导套转动连接，且弹簧扣的一端贯穿导套并插接在限位环形槽中。
[0013]
优选的，所述连接杆表面相邻两个限位环形槽之间的距离以及弹簧扣插接在限位环形槽一端与限位板上表面之间的垂直距离均等于采样管的高度，且限位板下表面与采样管顶端的垂直距离等于采样管高度的正整数倍，所述固定杆的长度不小于采样管的高度。
[0014]
优选的，所述顶盖的下表面设置有与推板形状和尺寸均相适配的凹槽。
[0015]
优选的，所述调节螺栓的底部与顶盖转动连接，所述调节螺栓的顶部设置有内六角槽。
[0016]
优选的，所述限位板包括挡环以及设置在挡环底部一体的挡圈，所述挡环和挡圈内径相等且大于固定环的外径，所述挡圈的外径等于或稍小于采样管的外径。
[0017]
优选的，所述采样管由钨镍铁合金煅炼成型；所述钨镍铁合金的冶炼方法为：将质量比为0.11:3:0.21:5:2的钨、铝、镍、铁、镁混合熔炼，加工成细度200-300目的粉末，将粉末再次熔炼倒入模具中成型。
[0018]
本发明所述的一种土壤学的成分测定用土壤量样器的使用方法，步骤如下：
[0019]
a首先确定采样点，然后在采样点附近选择预实验采样点，将采样管竖直向下缓慢且匀速插入地面，直到采样管的顶部刚好完全埋入地面，然后缓慢且匀速取出采样管，观察采样管内部土壤柱状样品底部的脱落程度，上述过程为预实验；
[0020]
b转动调节螺栓，使其调节顶盖在采样管上方的距离，重新进行预实验，直到调整至实验允许误差内，即可正式土壤柱状样品采集工作；
[0021]
c在采样点采集第一个土壤柱状样品时，将采样管竖直向下缓慢且匀速插入地面，直到顶盖的底部刚好与地面持平，然后缓慢且匀速取出采样管，向下推动固定环，固定环通过固定杆和推板向下推动取出土壤柱状样品；采集第二个土壤柱状样品时，向下挤压把手直到限位板与地面接触就停止挤压；采集第三个及超过第三个土壤柱状样品时，每次采集土壤柱状样品之前，都将活动锁扣向上移动到临近的限位环形槽内部，然后再向下挤压把手直到限位板与地面接触就停止挤压，进行土壤柱状样品采集。
[0022]
(三)有益效果
[0023]
本发明提供了一种土壤学的成分测定用土壤量样器及其使用方法，具备以下有益效果：
[0024]
本发明通过设置采样管、限位环形槽、活动锁扣、限位板和网格板，每次采集第一个土壤柱状样品时，稍微留意一下将采样管刚刚全部插入地面以下即可；采集第二个土壤柱状样品时，向下挤压把手直到限位板与地面接触就停止挤压；往后每次采集土壤柱状样品之前都将活动锁扣向上移动到临近的限位环形槽内部；这样每次采样管里面土壤柱状样品在采集时都不被挤压，不改变原始体积，因为采样管和网格板均为预先设计的标准形状，
因此土壤柱状样品在采集的时候体积就是确定的，不会在携带和后续操作时改变原始密度造成测得体积不具有参考性，同时也能极大程度上缩小因此造成的误差，达到结构简单、使用方便、集采样和量样为一体的效果，解决了现有技术中土壤采样和量样分开，手动土壤采集器采样时容易造成土壤柱状样品收受到挤压造成量样和一系列后续测定误差的问题。
[0025]
本发明通过顶盖、调节螺栓和凹槽，采集土壤柱状样品时，推板移动至凹槽的内部，不占用土壤柱状样品的体积空间，提高采集和测量的精确程度；通过调节螺栓可以调节顶盖与采样管之间的距离，就意味着可以增加采样管内部的体积，这是因为取出采样管时，不同土壤柱状样品的粘性不同，有些土壤柱状样品的底部会有脱落现象，只需要在采集之前进行预实验观察脱落的程度，向上移动调整顶盖与采样管之间的距离，便可减小因此带来的误差，进一步提高采集和测量的精确度，相比较现有技术具有显著优势。
附图说明
[0026]
图1为本发明整体结构示意图；
[0027]
图2为本发明活动锁扣位置处结构示意图；
[0028]
图3为本发明活动锁扣位置处正剖图；
[0029]
图4为本发明实施例一顶盖位置处正剖图；
[0030]
图5为本发明实施例一顶盖位置处俯视图；
[0031]
图6为本发明实施例一采集管位置处仰视图；
[0032]
图7为本发明实施例二顶盖位置处俯视图；
[0033]
图8为本发明实施例二采集管位置处仰视图。
[0034]
图中：1、把手；101、把杆；102、把套；2、连接杆；3、采样管；4、限位环形槽；5、活动锁扣；501、导套；502、弹簧扣；6、限位板；601、挡环；602、挡圈；7、顶盖；8、推板；9、固定杆；10、固定环；11、调节螺栓；12、连接件；13、网格板；14、凹槽。
具体实施方式
[0035]
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。
[0036]
实施例一
[0037]
如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种土壤学的成分测定用土壤量样器，包括把手1、连接杆2和采样管3，本发明中除了把套102，其他部件均可采用不锈钢材质，连接杆2的表面竖直方向等距设置有限位环形槽4，且连接杆2的表面设置有活动锁扣5，活动锁扣5与限位环形槽4活动卡接，活动锁扣5与限位板6固定连接，限位板6位于活动锁扣5的下方且活动套接在连接杆2的表面。
[0038]
连接杆2的底部设置有顶盖7，连接杆2与把手1和顶盖7均分别为可拆卸连接，顶盖7的下表面设置有推板8，推板8的顶部设置有固定杆9，固定杆9的顶部贯穿顶盖7并与固定环10的下表面固定连接，且固定环10活动套接在连接杆2的表面，采样管3设置在顶盖7的底部，顶盖7的顶部设置有调节螺栓11，采样管3的顶部设置有连接件12，调节螺栓11与连接件
12螺纹连接，转动调节螺栓11带动顶盖7上下移动改变位置。
[0039]
采样管3为标准形状的圆筒，在制造时将网格板13和采样管3之间用模具填满，测量模具的体积就是土壤柱状样品的体积；也可以通过测量和计算得出，采样管3的容积减去网格板13的体积，采样管3的容积通过内径一半的平方乘圆周率乘采样管3的高度得出，网格板13其中一片的宽度乘高度乘厚度得出的体积，乘以一共的片数，减去重叠部分的体积，重叠部分体积为厚度乘厚度乘高度，便可提前确定采集土壤柱状样品的体积，且采样管3的内部设置有网格板13，推板8位于网格板13的网格内部，且推板8与网格板13的网格形状和尺寸相适配，网格板13与采样管3的顶部位于同一高度，且网格板13的高度不小于采样管3的高度。
[0040]
作为本发明的一种技术优化方案，连接杆2的顶部为外螺纹结构，连接杆2的底部为内螺纹结构，且顶盖7的顶部设置有与连接杆2底部内螺纹结构螺纹连接的凸起，连接杆2可以根据需求定制不同的长度和数量，并且可以自由组装，从而能够对不同深度的土壤进行采样。
[0041]
作为本发明的一种技术优化方案，把手1包括把杆101以及活动套接在把杆101表面的把套102，且把杆101为空心钢管、把套102为表面设置防滑纹的尼龙胶套，使用时把套102可转动，方便使用者调整手臂与连接杆2之间的角度，符合人机关系，使用省力便捷。
[0042]
作为本发明的一种技术优化方案，活动锁扣5包括活动套接在连接杆2表面的导套501以及导套501表面对称设置的弹簧扣502，弹簧扣502与导套501转动连接，且弹簧扣502的一端贯穿导套501并插接在限位环形槽4中，挤压弹簧扣502的顶端可以使得低端与限位环形槽4分离，方便移动、锁定和解锁活动锁扣5。
[0043]
作为本发明的一种技术优化方案，连接杆2表面相邻两个限位环形槽4之间的距离以及弹簧扣502插接在限位环形槽4一端与限位板6上表面之间的垂直距离均等于采样管3的高度，且限位板6下表面与采样管3顶端的垂直距离等于采样管3高度的正整数倍，固定杆9的长度不小于采样管3的高度，采集过程中向下采集土壤柱状样品的深度确定，从外部即可判断是否采集到位或者不足，避免造成采集不足和土壤柱状样品被挤压。
[0044]
作为本发明的一种技术优化方案，顶盖7的下表面设置有与推板8形状和尺寸均相适配的凹槽14，采集土壤柱状样品时推板8在凹槽14中，避免推板8的体积造成土壤柱状样品体积产生误差，从而降低整体误差，提高精确性。
[0045]
作为本发明的一种技术优化方案，调节螺栓11的底部与顶盖7转动连接，调节螺栓11的顶部设置有内六角槽，通过调节螺栓11可以调节顶盖7与采样管3之间的距离，增加采样管3内部的体积，用于抵消有些土壤柱状样品底部脱落带来的误差，提高采集和测量的精确度，这种土壤柱状样品底部脱落的现象可在正式土壤柱状样品采集之前现在采样点附近进行预实验来确定。
[0046]
作为本发明的一种技术优化方案，限位板6包括挡环601以及设置在挡环601底部一体的挡圈602，挡环601和挡圈602内径相等且大于固定环10的外径，挡圈602的外径等于或稍小于采样管3的外径，采集土壤柱状样品时限位板6与地面接触，便可确定底部采集深度已经到位，此时挡圈602支撑在采集孔的内壁，避免坍塌造成下一次采集土壤柱状样品成分混乱。
[0047]
作为本发明的一种技术优化方案，所述采样管(3)由钨镍铁合金煅炼成型；所述钨
镍铁合金的冶炼方法为：将质量比为0.11:3:0.21:5:2的钨、铝、镍、铁、镁混合熔炼，加工成细度200-300目的粉末，将粉末再次熔炼倒入模具中成型。
[0048]
实施例二
[0049]
如图1-3和图7、图8所示，本发明提供一种技术方案：一种土壤学的成分测定用土壤量样器，包括把手1、连接杆2和采样管3，连接杆2的表面竖直方向等距设置有限位环形槽4，且连接杆2的表面设置有活动锁扣5，活动锁扣5与限位环形槽4活动卡接，活动锁扣5与限位板6固定连接，限位板6位于活动锁扣5的下方且活动套接在连接杆2的表面。
[0050]
连接杆2的底部设置有顶盖7，连接杆2与把手1和顶盖7均分别为可拆卸连接，顶盖7的下表面设置有推板8，推板8的顶部设置有固定杆9，固定杆9的顶部贯穿顶盖7并与固定环10的下表面固定连接，且固定环10活动套接在连接杆2的表面，采样管3设置在顶盖7的底部，顶盖7的顶部设置有调节螺栓11，采样管3的顶部设置有连接件12，调节螺栓11与连接件12螺纹连接。
[0051]
采样管3为标准形状的带腔正棱柱，在制造时将网格板13和采样管3之间用模具填满，测量模具的体积就是土壤柱状样品的体积；也可以通过测量和计算得出，采样管3的容积减去网格板13的体积，采样管3的容积通过内腔的长乘宽乘高得出，网格板13其中一片的宽度乘高度乘厚度得出的体积，乘以一共的片数，减去重叠部分的体积，重叠部分体积为厚度乘厚度乘高度，便可提前确定采集土壤柱状样品的体积，且采样管3的内部设置有网格板13，推板8位于网格板13的网格内部，且推板8与网格板13的网格形状和尺寸相适配，网格板13与采样管3的顶部位于同一高度，且网格板13的高度不小于采样管3的高度。
[0052]
作为本发明的一种技术优化方案，连接杆2的顶部为外螺纹结构，连接杆2的底部为内螺纹结构，且顶盖7的顶部设置有与连接杆2底部内螺纹结构螺纹连接的凸起，连接杆2可以根据需求定制不同的长度和数量，并且可以自由组装，从而能够对不同深度的土壤进行采样。
[0053]
作为本发明的一种技术优化方案，把手1包括把杆101以及活动套接在把杆101表面的把套102，且把杆101为空心钢管、把套102为表面设置防滑纹的尼龙胶套，使用时把套102可转动，方便使用者调整手臂与连接杆2之间的角度，符合人机关系，使用省力便捷。
[0054]
作为本发明的一种技术优化方案，活动锁扣5包括活动套接在连接杆2表面的导套501以及导套501表面对称设置的弹簧扣502，弹簧扣502与导套501转动连接，且弹簧扣502的一端贯穿导套501并插接在限位环形槽4中，挤压弹簧扣502的顶端可以使得低端与限位环形槽4分离，方便移动、锁定和解锁活动锁扣5。
[0055]
作为本发明的一种技术优化方案，连接杆2表面相邻两个限位环形槽4之间的距离以及弹簧扣502插接在限位环形槽4一端与限位板6上表面之间的垂直距离均等于采样管3的高度，且限位板6下表面与采样管3顶端的垂直距离等于采样管3高度的正整数倍，固定杆9的长度不小于采样管3的高度，采集过程中向下采集土壤柱状样品的深度确定，从外部即可判断是否采集到位或者不足，避免造成采集不足和土壤柱状样品被挤压。
[0056]
作为本发明的一种技术优化方案，顶盖7的下表面设置有与推板8形状和尺寸均相适配的凹槽14，采集土壤柱状样品时推板8在凹槽14中，避免推板8的体积造成土壤柱状样品体积产生误差，从而降低整体误差，提高精确性。
[0057]
作为本发明的一种技术优化方案，调节螺栓11的底部与顶盖7转动连接，调节螺栓
11的顶部设置有内六角槽，通过调节螺栓11可以调节顶盖7与采样管3之间的距离，增加采样管3内部的体积，用于抵消有些土壤柱状样品底部脱落带来的误差，提高采集和测量的精确度，这种土壤柱状样品底部脱落的现象可在正式土壤柱状样品采集之前现在采样点附近进行预实验来确定。
[0058]
作为本发明的一种技术优化方案，限位板6包括挡环601以及设置在挡环601底部一体的挡圈602，挡环601和挡圈602内径相等且大于固定环10的外径，挡圈602的外径等于或稍小于采样管3的外径，采集土壤柱状样品时限位板6与地面接触，便可确定底部采集深度已经到位，此时挡圈602支撑在采集孔的内壁，避免坍塌造成下一次采集土壤柱状样品成分混乱。
[0059]
作为本发明的一种技术优化方案，所述采样管(3)由钨镍铁合金煅炼成型；所述钨镍铁合金的冶炼方法为：将质量比为0.11:3:0.21:5:2的钨、铝、镍、铁、镁混合熔炼，加工成细度200-300目的粉末，将粉末再次熔炼倒入模具中成型。
[0060]
其使用方法为：首先确定采样点，然后在采样点附近选择预实验采样点，将采样管3竖直向下缓慢且匀速插入地面，直到采样管3的顶部刚好完全埋入地面，然后缓慢且匀速取出采样管3，观察采样管3内部土壤柱状样品底部的脱落程度，上述过程为预实验，然后转动调节螺栓11，使其调节顶盖7在采样管3上方的距离，重新进行预实验，直到调整至实验允许误差内，即可正式土壤柱状样品采集工作；在采样点采集第一个土壤柱状样品时，将采样管3竖直向下缓慢且匀速插入地面，直到顶盖7的底部刚好与地面持平，然后缓慢且匀速取出采样管3，向下推动固定环10，固定环10通过固定杆9和推板8向下推动取出土壤柱状样品；采集第二个土壤柱状样品时，向下挤压把手1直到限位板6与地面接触就停止挤压；采集第三个及超过第三个土壤柱状样品时，每次采集土壤柱状样品之前，都将活动锁扣5向上移动到临近的限位环形槽4内部，然后再向下挤压把手1直到限位板6与地面接触就停止挤压，进行土壤柱状样品采集。这样每次采样管3里面土壤柱状样品在采集时都不被挤压，不改变原始体积，因为采样管3和网格板13均为预先设计的标准形状，因此土壤柱状样品在采集的时候体积就是确定的，达到采集和量样同时进行的效果，不会在携带和后续操作时改变原始密度造成测得体积不具有参考性，同时也能极大程度上缩小因此造成的误差。
[0061]
综上可得，本发明通过设置采样管3、限位环形槽4、活动锁扣5、限位板6、网格板13、顶盖7、调节螺栓11和凹槽14，解决了现有技术中土壤采样和量样分开，手动土壤采集器采样时容易造成土壤柱状样品收受到挤压造成量样和一系列后续测定误差的问题。
[0062]
需要说明的是，在本文中，诸如术语“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过程、方法、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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0063]
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。