CN105606408B - 田间气体循环采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种田间气体循环采样装置，解决由于作物影响，田间气体在作物各方位差异性大，田间采样装置采样的气体代表性不好造成检测结果波动的问题。本装置包括依次连接的采样气管、气泵、采样电磁阀、采样气袋，采样气管的前端还设有气流循环装置，气流循环装置包括竖直设置的筒体，筒体上端在环周上沿切向均匀设置有若干进气口，筒体下端环周上沿切向均匀设置有若干出气口，每个出气口处设有向外吹气的风机，所述筒体下方设有底座，底座上设有伸入筒体的转动中轴，筒体绕转动中轴可转动，转动中轴为上下贯通的空心轴，底座一侧设有通过转动中轴连通筒体内部的采样端，采样气管前端连接采样端。本发明利用循环装置带动田间空气循环，消除田间作物带来的各处空气分布不均，检测结果能准确反应田间区域内的真实情况。

Description

田间气体循环采样装置

技术领域

本发明涉及一种采样仪器，特别涉及一种田间气体循环采样装置。

背景技术

随着科研工作的发展，研究者对田间作物的生长环境的研究越来越细化。不仅研究作物生长田间的土壤成分、肥料种类、施肥时间，还涉及到作物生长过程中每一天的气候条件、温度湿度、光照时常、光照强度等等。随着研究工作的进一步细化，研究者提出要对作物生长田间的空气进行采样，以研究田间空气与作物生长过程中的交互影响。传统的田间气体采样一般采用人工采样，需要研究者定时去田间手动采样，这样的采样方式人为影响大，而且为了使采样气体在田间大范围区域内更具代表性，往往需要设置多点采样，往往导致先采样点和后采样点存在时间上的差异，当区域范围较大时，第一个采样点的时间和最后一个采样点的时间间隔甚至达到半小时以上。

也有研究者利用定时器和气泵在田间设点进行定时自动采样，而对田间环境来说，由于光照、阴影，作物的光合作用、呼吸作用的影响，即使在同一个作物的向阳侧和背影侧、叶片上侧和叶片下侧，空气条件也存在这巨大差异，这一点在无风和微风环境下尤为明显。而对于大区域的田间气体采样来说，显然是更希望采样气体能更具有代表性，能更加代表区域空气的平均水平，才能使试验结果能反应出区域内的真实的普遍情况。因此在上述情况下，田间自动采样点的选择无疑对试验结果有着重要的影响，一般只能通过多设采样点来进行平衡。

发明内容

本发明的目的在于解决由于作物影响，田间气体在作物各方位差异性大，田间采样装置采样的气体代表性不好造成检测结果波动的问题，提供一种田间气体循环采样装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种田间气体循环采样装置，包括依次连接的采样气管、气泵、采样电磁阀、采样气袋，所述气泵和采样电磁阀还连接有定时器，采样气管的前端还设有气流循环装置，气流循环装置包括竖直设置的筒体，筒体上端在环周上沿切向均匀设置有若干进气口，筒体下端环周上沿切向均匀设置有若干出气口，出气口和进气口方向相反，筒体内壁上设有顺着进气口和出气口方向的螺旋导向叶，每个出气口处设有向外吹气的风机，所述筒体下方设有底座，底座上设有伸入筒体的转动中轴，筒体绕转动中轴可转动，转动中轴为上下贯通的空心轴，底座一侧设有通过转动中轴连通筒体内部的采样端，采样气管前端连接采样端。在无风或者微风的条件下，本装置在田间气体采样时，启动气流循环装置，气流循环装置将周边小区域内的气体从上端进气口沿切向吸入，并在筒体内进过螺旋导向叶的导向形成涡旋气流混合向下流动，从出气口切向排出形成循环，风机设置在出气口处，出气口排气产生筒体的负压，提供进气口吸气动力。由于筒体与底座为可转动连接，当出气口切向排气时，对筒体产生反向的推力，使筒体转动，使筒体的进气口和出气口转动改变朝向，促进区域空气循环。筒体内的涡旋气流能让从不同方向吸入的空气充分混合。气流循环装置能在半径为3-5米的范围内形成气流循环，消除循环区域内的空气差异。转动时底座的转动中轴保持不动，采样气管定时通过转动中轴从气流循环装置的筒体内采样，采样气体更能代表田间小区域范围内的平均水平，使试验结果稳定，减少由于采样点位置的原因以及风速原因造成的试验结果波动性。

作为优选，所述一个气泵对应设置多个采样电磁阀，每个采样电磁阀均连接有采样气袋，采样电磁阀受定时器控制按设定延迟依次开启。定时器为延时定时器，可以设定起始时间和间隔时间，从起始时间起每隔一定时间进行采样，实现无人操作的多时段定时采样。

作为优选，所述气泵后侧还连接有与采样电磁阀并联的排气阀，排气阀为压力开启单向阀，气泵先于采样电磁阀开启，后于采样电磁阀关闭。每个采样电磁阀开启前，气泵先行启动，每个采样电磁阀关闭后，气泵后关闭。当采样电磁阀未打开而气泵启动时，气泵和采样电磁阀之间压力增高，排气阀自动打开排气，对采气管道进行冲洗。

作为优选，所述气流循环装置的进气口为从内向外逐渐增大的喇叭口、出气口为从内向外逐渐变小的锥形口。喇叭形进气口进气范围更广，锥形出气口排气喷出更远。

作为优选，所述气流循环装置的筒体顶端为拱形顶面、筒体的底端也为拱形底面。拱形顶面和底面减少空气循环死角，也减少秸秆等杂物在筒体内的堆积，避免堵塞。

作为优选，所述筒体下部环绕转动中轴设有旋转套筒，旋转套筒与转动中轴之间设有轴承，旋转套筒的顶端镂空并设置滤网。采样时，筒体内的气流通过旋转套筒顶端的滤网、转动中轴进入采样气管。

作为优选，所述筒体底面与底座之间环绕转动中轴设置滚珠槽，滚珠槽内设有滚珠。

作为优选，所述气流循环装置的顶端设有太阳能电板。

作为优选，所述气泵、采样电磁阀、定时器设置在采样箱体内，采样箱体内还设有蓄电池，蓄电池为气泵、采样电磁阀、定时器、风机供电。

作为优选，所述气流循环装置的出气口在径向平面向外斜向下设置。气流循环装置设置底座，出气口离地也有一定的距离，出气口斜向下设置可以带动更接近地面的空气进入循环。

本发明利用循环装置带动田间小范围内的空气循环，消除田间作物带来的各处空气分布不均，使田间气体采样更具代表性，减少由于采样点周围空气分布不均带来的检测结果波动，使检测结果能准确反应田间区域内的真实情况。

附图说明

图1是本发明的采样气路示意图。

图2是本发明一种结构示意图。

图3是本发明采样箱体面板结构示意图。

图4是本发明气流循环装置进气口结构示意图。

图5是本发明气流循环装置出气口结构示意图。

图6是本发明筒体和底座旋转支撑结构示意图。

图中：1、采样气管，101、采气插口，2、气泵，3、定时器，301、定时调节区，4、采样电磁阀，401、气袋连接区，402、电磁阀指示灯，403、气袋插口，5、采样气袋，6、有压开启单向阀，601、排气插口，7、电源开关，8、充电插口，9、采样箱体面板，10、气流循环装置，11、筒体，12、进气口，13、出气口，14、风机，15、底座，16、采样端，17、太阳能电板，18、螺旋导向叶，19、转动中轴，20、旋转套筒，21、轴承，22、滚珠槽，23、滤网。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例：一种田间气体循环采样装置，如图2所示。本装置包括采样箱体和气流循环装置10。采样气管1连接气流循环装置和采样箱体，从气流循环装置向采样箱体进行气体采样。

采样箱体内设有蓄电池、控制器、气泵2、定时器3、采样电磁阀4、压力开启单向阀6，采样箱体的气路结构如图1所示，采样气管1连接气泵2，气泵2后方并联有6个采样电磁阀4，每个采样电磁阀分别连接有各自的采样气袋5。气泵后端还与采样电磁阀并联有一个压力开启单向阀6，当压力开启单向阀6的前端气压大于后端超过设定值，压力开启单向阀6正向打开，压力开启单向阀6反向不导通。采样箱体内还设有控制气泵和采样电磁阀开启的定时器3，定时器和气泵和采样电磁阀均连接控制器。各采样电磁阀4受定时器控制按设定延迟依次开启。定时器3为延时定时器，可以设定起始时间和间隔时间，从起始时间开始每隔一定时间开通一个采样电磁阀进行采样，实现无人操作的多时段定时采样。每个采样电磁阀开启前，气泵先行启动，每个采样电磁阀关闭后，气泵后关闭。当采样电磁阀未打开而气泵启动时，气泵和采样电磁阀之间压力增高，压力开启单向阀6自动打开排气，对采气管道进行冲洗。

采样箱体面板9如图3所示，面板上设置采气插口101、定时调节区301、气袋连接区401、排气插口601、电源开关7、充电插口8。定时调节区有调节按钮和显示屏。气袋连接区对应每个采样电磁阀设有电磁阀指示灯402，以及与对应电磁阀相连的气袋插口403。

采样气管1后端插接采气插口101，前端与气流循环装置10连接采样。气流循环装置结构如图2、4、5所示。气流循环装置包括底座15，底座15上可转动设有竖直的筒体11，筒体为空心结构，筒体内部顶端为拱形顶面，底部为拱形底面。如图4所示，筒体上端环周方向均匀设有三个沿切向开设的进气口12，进气口为从内到外逐渐增大的喇叭口。如图5所示，筒体下端环周方向沿切向均匀设有的三个出气口13，出气口与进气口方向相反，出气口为从内到外逐渐减小的锥形口。出气口在切向平面上斜向下设置，将靠近地面的空气带入循环。每个出气口13处独立设有风机14。筒体内壁顺着进气口和出气口的方向设有螺旋导向叶18，引导筒体形成涡旋气流，使空气混合效果更好。筒体上端还设有太阳能面板17，太阳能面板可以直接为风机供电，也可以连接采样箱体内的蓄电池充电。风机与采样箱体内的蓄电池连接供电。

如图6所示，底座15上表面中心设有伸入筒体11的转动中轴19，筒体绕转动中轴可转动，转动中轴19为上下贯通的空心轴，底座一侧设有通过转动中轴连通筒体内部的采样端16，采样气管1前端连接采样端。筒体11下部环绕转动中轴设有旋转套筒20，旋转套筒与转动中轴之间设有轴承21，旋转套筒的顶端镂空并设置滤网22。筒体11底面与底座15之间环绕转动中轴设置滚珠槽22，滚珠槽内设有滚珠。

在无风或者微风的条件下，本装置在田间气体采样时，启动气流循环装置，气流循环装置将周边小区域内的气体从上端进气口沿切向吸入，并在筒体内进过螺旋导向叶的导向形成涡旋气流混合向下流动，从出气口切向排出形成循环，风机设置在出气口处，出气口排气产生筒体的负压，提供进气口吸气动力。同时出气口向外排气产生的方向推动力推动筒体转动，不断改变进气口和出气口的朝向。筒体内的涡旋气流能让从不同方向吸入的空气充分混合。气流循环装置能在半径为3-5米的范围内形成气流循环，消除循环区域内的空气差异，采样气管在定时采样时从气流循环装置的筒体内采样，采样气体更能代表田间小区域范围内的平均水平，使试验结果稳定，减少由于采样点位置的原因以及风速原因造成的试验结果波动性。

Claims (10)

1.一种田间气体循环采样装置，其特征在于，包括依次连接的采样气管、气泵、采样电磁阀、采样气袋，所述气泵和采样电磁阀还连接有定时器，采样气管的前端还设有气流循环装置，气流循环装置包括竖直设置的筒体，筒体上端在环周上沿切向均匀设置有若干进气口，筒体下端环周上沿切向均匀设置有若干出气口，出气口和进气口方向相反，筒体内壁上设有顺着进气口和出气口方向的螺旋导向叶，每个出气口处设有向外吹气的风机，所述筒体下方设有底座，底座上设有伸入筒体的转动中轴，筒体绕转动中轴可转动，转动中轴为上下贯通的空心轴，底座一侧设有通过转动中轴连通筒体内部的采样端，采样气管前端连接采样端, 在无风或者微风的条件下，本装置在田间气体采样时，启动气流循环装置，气流循环装置将周边小区域内的气体从上端进气口沿切向吸入，并在筒体内经过螺旋导向叶的导向形成涡旋气流混合向下流动，从出气口切向排出形成循环, 筒体与底座为可转动连接，当出气口切向排气时，对筒体产生反向的推力，使筒体转动，使筒体的进气口和出气口转动改变朝向，促进区域空气循环,筒体内的涡旋气流能让从不同方向吸入的空气充分混合。

2.根据权利要求1所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：一个气泵对应设置多个采样电磁阀，每个采样电磁阀均连接有采样气袋，采样电磁阀受定时器控制按设定延迟依次开启。

3.根据权利要求1或2所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述气泵后侧还连接有与采样电磁阀并联的排气阀，排气阀为压力开启单向阀，气泵先于采样电磁阀开启，后于采样电磁阀关闭。

4.根据权利要求1所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述气流循环装置的进气口为从内向外逐渐增大的喇叭口、出气口为从内向外逐渐变小的锥形口。

5.根据权利要求1或2或4所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述气流循环装置的筒体顶端为拱形顶面、筒体的底端也为拱形底面。

6.根据权利要求1或2或4所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述筒体下部环绕转动中轴设有旋转套筒，旋转套筒与转动中轴之间设有轴承，旋转套筒的顶端镂空并设置滤网。

7.根据权利要求6所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述筒体底面与底座之间环绕转动中轴设置滚珠槽，滚珠槽内设有滚珠。

8.根据权利要求1或2或4所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述气流循环装置的顶端设有太阳能电板。

9.根据权利要求1或2或4所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述气泵、采样电磁阀、定时器设置在采样箱体内，采样箱体内还设有蓄电池，蓄电池为气泵、采样电磁阀、定时器、风机供电。

10.根据权利要求1或2或4所述的田间气体循环采样装置，其特征在于：所述气流循环装置的出气口在径向平面向外斜向下设置。