CN105865875B - 一种保持土壤物理特性一致性的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，包括压盘装置、待测传感器、刮平装置、标定筒和底座托盘，压盘装置的下部套设在待测传感器上；待测传感器的下部伸入标定筒内且固定在标定筒底部，标定筒与刮平装置可拆卸连接，标定筒安装在底座托盘上，底座托盘放置在平面上；压盘装置可相对于待测传感器上下移动且向下移动可伸入标定筒中。本发明位移精度可达0.001mm，压力可达2000Kg，并可根据不同土壤类型的情况，将土壤压实到与其自然状态下相同干容重的状态，以满足土壤试验的要求，误差小，压力大，位移精度高，对于不同粗细的传感器，只需要更换下压盘即可，对于针式传感器，下压盘中心不留孔即可满足要求。

Description

一种保持土壤物理特性一致性的实验装置

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种保持土壤物理特性一致性的实验装置。

背景技术

在实验室土壤水文(土壤孔隙度、土壤通透性、土壤储水量等)参数、污染物迁移情况实验中，需要模拟土壤在自然状态下(即原状土)的情况做土柱，一般采用人工方式在有机玻璃标定筒内进行分层砸土，费时费力，并且土壤的物理特征一致性无法保证，为实验带来误差，导致设备出厂参数也会有一定误差，这一问题长期困扰土壤测试设备制造厂家和相关的检验机构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种误差小，压力大，位移精度高，易于拆卸更换的保持土壤物理特性一致性的实验装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，包括压盘装置、待测传感器、用于将待测土壤刮平的刮平装置、标定筒和底座托盘，所述待测传感器竖直设置，所述压盘装置的下部套设在待测传感器上；所述待测传感器的下部伸入标定筒内且固定在标定筒底部，所述标定筒的顶部与刮平装置可拆卸连接，所述标定筒的底部安装在底座托盘上，所述底座托盘放置在平面上；所述压盘装置可相对于待测传感器上下移动，拆掉所述刮平装置后，所述压盘装置向下移动可伸入标定筒中。

本发明的有益效果是：本发明位移精度可达0.001mm，压力可达2000Kg，并可根据不同土壤类型的情况，将土壤压实到与其在原状土条件下相同干容重的状态，以满足土壤试验的要求，误差小，压力大，位移精度高，对于不同粗细的传感器，只需要更换下压盘即可，对于针式传感器，下压盘中心不留孔即可满足要求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述压盘装置包括自上而下设置的压力接盘、三个支柱、上压盘和下压盘，三个所述支柱竖直设置且均匀分布在压力接盘和上压盘之间，所述上压盘底部安装有下压盘，所述待测传感器自上而下穿过上压盘和下压盘。

进一步，所述上压盘上开设有供待测传感器穿过的第一通孔，所述下压盘上开设有供待测传感器穿过的第二通孔，所述第二通孔与第一通孔的位置相匹配，所述第二通孔的尺寸大于或等于第一通孔，所述第一通孔的尺寸与待测传感器的尺寸相匹配。

进一步，所述上压盘和下压盘之间通过螺钉可拆卸连接。

采用上述进一步方案的有益效果是方便根据需要更换下压盘，减少设备整体的更新次数，节省了时间资源。

进一步，所述刮平装置包括土壤刮刀和刮刀定位器，所述刮刀定位器水平安装在标定筒顶部且套设在待测传感器上，所述刮刀定位器可围绕待测传感器转动；所述土壤刮刀安装在刮刀定位器上且位于待测传感器和标定筒侧壁之间，所述土壤刮刀可相对于刮刀定位器上下移动，所述土壤刮刀随着刮刀定位器的转动将放置在标定筒内部的土壤顶部刮平。

进一步，所述标定筒为顶端开口底端封闭的圆筒形结构，所述待测传感器位于标定筒的中部；所述刮刀定位器上位于待测传感器和相对应的标定筒侧壁之间的部分开设有第三通孔，所述第三通孔顶部周侧设有开口向上的夹紧槽，所述土壤刮刀为倒T字型结构，所述倒T字型结构的顶部伸入夹紧槽内且通过夹紧螺钉安装在夹紧槽上，调节夹紧螺钉的松紧可以使倒T字型结构相对于刮刀定位器上下移动；所述倒T字型结构的底部侧边长度与待测传感器和相对应的标定筒侧壁之间的距离相同。

采用上述进一步方案的有益效果是简单的旋转刮刀定位器就可以使标定筒中的土壤上表面刮平，使随后的下压可以将力量均匀传递。

进一步，所述标定筒为顶端开口底端封闭的圆筒形结构，所述圆筒形结构底部中央向下凹陷形成凹槽，所述待测传感器位于标定筒的中部，所述凹槽的尺寸与待测传感器的尺寸相匹配，所述待测传感器底部向下伸入凹槽且与凹槽内侧壁固定连接；所述底座托盘顶部开设有供凹槽伸入的盲孔。

采用上述进一步方案的有益效果是更好的固定待测传感器，减少实验误差。

进一步，所述上压盘和下压盘均为大小相同的圆形盘，所述上压盘和下压盘的外径与标定筒的内径相同。

采用上述进一步方案的有益效果是所述上压盘和下压盘的外径与标定筒的内径相同，使每一次的下压都能完全覆盖标定筒中所有土壤。

综上所述，本发明每一次放入标定筒的土壤重量一致，按照计算出的压力和行程压实土壤，并在整个操作过程中保持一致，就保证了实验室的土壤与自然环境的土壤物理特征一致。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图；

图2为图1的B-B剖面结构示意图；

图3为本发明立体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、压盘装置，1-1、压力接盘，1-2、支柱，1-3、上压盘，1-4、下压盘，2、待测传感器，3、刮平装置，3-1、土壤刮刀，3-2、刮刀定位器，4、标定筒，5、底座托盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图3所示，本发明的第一种实施例，一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，包括压盘装置1、待测传感器2、用于将待测土壤刮平的刮平装置3、标定筒4和底座托盘5，所述待测传感器2竖直设置，所述压盘装置1包括自上而下设置的压力接盘1-1、三个支柱1-2、上压盘1-3和下压盘1-4，三个所述支柱1-2竖直设置且均匀分布在压力接盘1-1和上压盘1-3之间，所述上压盘1-3底部安装有下压盘1-4，所述上压盘1-3上开设有供待测传感器2穿过的第一通孔，所述下压盘1-4上开设有供待测传感器2穿过的第二通孔，所述第二通孔与第一通孔的位置相匹配，所述第二通孔的尺寸大于或等于第一通孔，所述第一通孔的尺寸与待测传感器2的尺寸相匹配，所述上压盘1-3和下压盘1-4通过第一通孔和第二通孔套设在待测传感器2外；所述待测传感器2的下部伸入标定筒4内且固定在标定筒4底部，所述标定筒4的顶部与刮平装置3可拆卸连接，所述标定筒4的底部安装在底座托盘5上，所述底座托盘5放置在平面上；所述压盘装置1可相对于待测传感器2上下移动，拆掉所述刮平装置3后，所述压盘装置1向下移动可伸入标定筒4中。

所述刮平装置3包括土壤刮刀3-1和刮刀定位器3-2，所述刮刀定位器3-2水平安装在标定筒4顶部且套设在待测传感器2上，所述刮刀定位器3-2可围绕待测传感器2转动；所述土壤刮刀3-1安装在刮刀定位器3-2上且位于待测传感器2和标定筒4侧壁之间，所述土壤刮刀3-1可相对于刮刀定位器3-2上下移动，所述土壤刮刀3-1随着刮刀定位器3-2的转动将放置在标定筒4内部的土壤顶部刮平，即所述土壤刮刀3-1将其底部接触的土壤刮平。

所述标定筒4为顶端开口底端封闭的圆筒形结构，所述圆筒形结构底部中央向下凹陷形成凹槽，所述待测传感器2位于标定筒4的中部，所述凹槽的尺寸与待测传感器2的尺寸相匹配，所述待测传感器2底部向下伸入凹槽且与凹槽内侧壁固定连接；所述底座托盘5顶部开设有供凹槽伸入的盲孔。

本发明的第二种实施例，与第一种实施例不同之处在于，所述标定筒4为顶端开口底端封闭的圆筒形结构，所述待测传感器2位于标定筒4的中部；所述刮刀定位器3-2上位于待测传感器2和相对应的标定筒4侧壁之间的部分开设有第三通孔，所述第三通孔顶部周侧设有开口向上的夹紧槽，所述土壤刮刀3-1为倒T字型结构，所述倒T字型结构的顶部伸入夹紧槽内且通过夹紧螺钉安装在夹紧槽上，调节夹紧螺钉的松紧可以使倒T字型结构相对于刮刀定位器3-2上下移动；所述倒T字型结构的底部侧边长度与待测传感器2和相对应的标定筒4侧壁之间的距离相同。优选的，所述上压盘1-3和下压盘1-4均为大小相同的圆形盘，所述上压盘1-3和下压盘1-4的外径与标定筒4的内径相同。

本发明的第三种实施例，与第一种实施例不同之处在于，所述上压盘1-3和下压盘1-4之间通过螺钉可拆卸连接。

上述实施例中的待测传感器可为水分传感器。

本发明的工作原理和工作过程：首先，通过杠杆或者液压动力装置或者伺服电机+电动丝杠装置作为动力源装置，将动力源装置与压力接盘1-1相连接，提供压盘装置1向下移动或者向上移动的动力；其次，向标定筒4中加入待测的土壤，调节土壤刮刀3-1的竖直高度，使土壤刮刀3-1底部接触到土壤，转动刮刀定位器3-2，所述土壤刮刀3-1随着刮刀定位器3-2的转动将标定筒4内的且与土壤刮刀3-1接触的土壤刮平；再次，移走刮平装置3，启动动力源装置，使压盘装置1向下移动进入标定筒4中，将土壤压平，再次启动动力源装置将压盘装置1上移离开标定筒4，对压好的土壤进行测量。

综上所述，本发明每一次放入标定筒的土壤重量一致，按照计算出的压力和行程压实土壤，并在整个操作过程中保持一致，就保证了实验室的土壤与自然环境的土壤物理特征一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，其特征在于，包括压盘装置(1)、待测传感器(2)、用于将待测土壤刮平的刮平装置(3)、标定筒(4)和底座托盘(5)，所述待测传感器(2)竖直设置，所述压盘装置(1)的下部套设在待测传感器(2)上；所述待测传感器(2)的下部伸入标定筒(4)内且固定在标定筒(4)底部，所述标定筒(4)的顶部与刮平装置(3)可拆卸连接，所述标定筒(4)的底部安装在底座托盘(5)上，所述底座托盘(5)放置在平面上；所述压盘装置(1)可相对于待测传感器(2)上下移动，拆掉所述刮平装置(3)后，所述压盘装置(1)向下移动可伸入标定筒(4)中，所述刮平装置(3)包括土壤刮刀(3-1)和刮刀定位器(3-2)，所述刮刀定位器(3-2)水平安装在标定筒(4)顶部且套设在待测传感器(2)上，所述刮刀定位器(3-2)可围绕待测传感器(2)转动；所述土壤刮刀(3-1)安装在刮刀定位器(3-2)上且位于待测传感器(2)和标定筒(4)侧壁之间，所述土壤刮刀(3-1)可相对于刮刀定位器(3-2)上下移动，所述土壤刮刀(3-1)随着刮刀定位器(3-2)的转动将放置在标定筒(4)内部的土壤顶部刮平。

2.根据权利要求1所述一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，其特征在于，所述压盘装置(1)包括自上而下设置的压力接盘(1-1)、三个支柱(1-2)、上压盘(1-3)和下压盘(1-4)，三个所述支柱(1-2)竖直设置且均匀分布在压力接盘(1-1)和上压盘(1-3)之间，所述上压盘(1-3)底部安装有下压盘(1-4)，所述待测传感器(2)自上而下穿过上压盘(1-3)和下压盘(1-4)。

3.根据权利要求2所述一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，其特征在于，所述上压盘(1-3)上开设有供待测传感器(2)穿过的第一通孔，所述下压盘(1-4)上开设有供待测传感器(2)穿过的第二通孔，所述第二通孔与第一通孔的位置相匹配，所述第二通孔的尺寸大于或等于第一通孔，所述第一通孔的尺寸与待测传感器(2)的尺寸相匹配。

4.根据权利要求2所述一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，其特征在于，所述上压盘(1-3)和下压盘(1-4)之间通过螺钉可拆卸连接。

5.根据权利要求2所述一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，其特征在于，所述标定筒(4)为顶端开口底端封闭的圆筒形结构，所述待测传感器(2)位于标定筒(4)的中部；所述刮刀定位器(3-2)上位于待测传感器(2)和相对应的标定筒(4)侧壁之间的部分开设有第三通孔，所述第三通孔顶部周侧设有开口向上的夹紧槽，所述土壤刮刀(3-1)为倒T字型结构，所述倒T字型结构的顶部伸入夹紧槽内且通过夹紧螺钉安装在夹紧槽上，调节夹紧螺钉的松紧可以使倒T字型结构相对于刮刀定位器(3-2)上下移动；所述倒T字型结构的底部侧边长度与待测传感器(2)和相对应的标定筒(4)侧壁之间的距离相同。

6.根据权利要求2所述一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，其特征在于，所述标定筒(4)为顶端开口底端封闭的圆筒形结构，所述圆筒形结构底部中央向下凹陷形成凹槽，所述待测传感器(2)位于标定筒(4)的中部，所述凹槽的尺寸与待测传感器(2)的尺寸相匹配，所述待测传感器(2)底部向下伸入凹槽且与凹槽内侧壁固定连接；所述底座托盘(5)顶部开设有供凹槽伸入的盲孔。

7.根据权利要求5或6所述一种保持土壤物理特性一致性的实验装置，其特征在于，所述上压盘(1-3)和下压盘(1-4)均为大小相同的圆形盘，所述上压盘(1-3)和下压盘(1-4)的外径与标定筒(4)的内径相同。