CN108444883A - 深松土壤气压式孔隙度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深松土壤气压式孔隙度检测装置，包括探针，探针内设有中空通道，通过吹气装置向探针内充气并检测探针内气体压降，根据压降与孔隙度的函数关系得出土壤孔隙度。本发明的装置结构简单，操作方便，节省人力物力，检测结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及土壤孔隙度检测领域，具体涉及一种深松土壤气压式孔隙度检测装置。
背景技术
实施深松作业可打破长期机械化作业形成的犁底层，使犁底层的土壤得到松动，能调节土壤三相比，提高土壤的孔隙度和透水、透气性能，减少水土流失，有利于农业生态环境保护。土壤深松效果可用深松后的孔隙度及其增加率来评价。目前针对土壤孔隙度的测量方法主要有传感器测量、图像分析及取样分析3种。其中传感器测量法多为侵入式测量，探头及传输线路会干扰被测土壤的物理特性，图像分析法测量效果及精度受土壤类型及观测角度、距离等因素影响显著，取样分析法需直接扰动土壤，无法实现实时准确测量及分析，因此研发一种能够准确检测孔隙度的装置是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种深松土壤气压式孔隙度检测装置，该装置能够准确检测深松土壤孔隙度，且结构简单、使用方便。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：深松土壤气压式孔隙度检测装置，包括探针、用于将探针下端压入土壤中的下压装置、用于测量探针下降位移的位移传感器和用于向探针内充气的吹气装置；所述的探针包括探针主体和探针轴套，探针主体上端与下压装置传动连接，探针主体下端与探针轴套相连接；探针主体内部还设有能够供气体通过的中空通道，中空通道上端通过设置在探针主体上的进气口与吹气装置的气体输出端相连通，进气口处设有进气端气压传感器，探针主体靠近下端的侧壁上开设有连通中空通道内外的出气孔，探针主体内部靠近出气孔处设有出气端微型气压传感器，进气端气压传感器和出气端微型气压传感器的信号输出端连接有用于将压力信号转化为土壤孔隙度的中央处理器，中央处理器连接有用于显示土壤孔隙度的显示设备，探针主体下端向外延伸形成用于防止探针轴套脱落的凸沿；所述探针轴套上端套设在探针主体下端以及凸沿外并可沿探针主体上下滑动，探针轴套上设置有与探针主体出气孔相对应的通孔，探针轴套沿探针主体上下滑动使通孔与出气孔对准或错开实现出气孔打开或闭合，探针轴套下端呈锥形结构，探针轴套锥形结构内部设有用于接受探针主体传递的向下的压力的受力面。
进一步地，所述的下压装置为二级伸缩式液压缸，包括一级活塞杆和二级活塞杆，二级活塞杆与探针主体上端相连接；更进一步地，所述的检测装置还包括用于为二级活塞杆或探针主体导向的导向装置。
进一步地，所述的位移传感器为拉绳位移传感器，其拉绳设置方向为竖直方向，拉绳下端与探针主体上的固定件固定连接。
进一步地，所述的吹气装置为气压可调式的吹气装置。
进一步地，所述的吹气装置包括高压气泵和气枪，高压气泵通过高压输气管与气枪相连接，高压输气管上设置有气压调节阀，气枪上设置有气枪开关，气枪的输出端与探针主体进气口相连。
有益效果：本发明通过下压装置将探针压入土壤中，通过吹气装置向探针中空通道充气，通过两个气压传感器分别检测进气端和出气端的气体压力，由中央处理器处理计算出压降（单位距离的压力差）并根据压降与孔隙度的函数关系（函数关系是预先建立的，通过本发明的装置得到的压降与温纳电阻率法得到的孔隙度建立的函数）计算出土壤孔隙度，孔隙度由显示设备示出；本发明设置位移传感器能够对探针下降位移进行检测，实现对特定深度的孔隙度进行检测；探针主体和探针轴套的设置，能够实现对出气孔打开或闭合的控制，探针主体及探针轴套下降时，探针主体推动探针轴套下降，探针轴套通孔与出气孔错开，出气孔闭合，防止出气孔堵塞，探针下降到略大于待测深度时，稍提升探针主体，此时探针主体相对于探针轴套向上滑动，探针轴套通孔与出气孔对准，出气孔打开，即可进行检测；本发明的装置结构简单，操作方便，节省人力物力，检测结果准确可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1右视结构示意图（探针部分为剖视图）；
图3是本发明吹气装置及其连接关系示意图；
附图标记：1、探针，101、探针主体，101a、中空通道，101b、进气口，101c、出气孔，101d、固定件，102、探针轴套，102a、通孔，102b、受力面，2、下压装置，201、一级活塞杆，202、二级活塞杆，3、位移传感器，301、拉绳，4、吹气装置，401、高压气泵，402、高压输气管，403、气压调节阀，404、气枪，5、进气端气压传感器，6、出气端微型气压传感器，7、导向装置，8、机架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
参照图1-3，一种深松土壤气压式孔隙度检测装置，包括探针1、用于将探针1下端压入土壤中的下压装置2、用于测量探针1下降位移的位移传感器3和用于向探针1内充气的吹气装置4；所述的探针1包括探针主体101和探针轴套102，探针主体101上端与下压装置2传动连接，探针主体101下端与探针轴套102相连接；探针主体101内部还设有能够供气体通过的中空通道101a，中空通道101a上端通过设置在探针主体101上的进气口101b与吹气装置4的气体输出端相连通，进气口101b处设有进气端气压传感器5，探针主体101靠近下端的侧壁上开设有连通中空通道101a内外的出气孔101c，探针主体101内部靠近出气孔101c处设有出气端微型气压传感器6，进气端气压传感器5和出气端微型气压传感器6的信号输出端连接有用于将压力信号转化为土壤孔隙度的处理器（包括信号接收、信息处理等），处理器连接有用于显示土壤孔隙度的显示设备，探针主体101下端向外延伸形成用于防止探针轴套102脱落的凸沿；所述探针轴套102上端套设在探针主体101下端以及凸沿外并可沿探针主体101上下滑动，探针轴套102上设置有与探针主体101出气孔101c相对应的通孔102a，探针轴套102沿探针主体101上下滑动使通孔102a与出气孔101c对准或错开实现出气孔101c打开或闭合，探针轴套102下端呈锥形结构，探针轴套102锥形结构内部设有用于接受探针主体101传递的向下的压力的受力面102b；
本实施例中优选地，所述的下压装置2为二级伸缩式液压缸，包括一级活塞杆201和二级活塞杆202，二级活塞杆202与探针主体101上端相连接；所述的检测装置还包括用于为二级活塞杆202导向（即防止二级活塞杆倾斜，保证二级活塞杆伸缩方向为竖直方向，进而保证探针竖直向上或竖直向下，当然也可以直接设置对探针进行导向的装置）的导向装置7；
本实施例中优选地，所述的位移传感器3为拉绳位移传感器，其拉绳301设置方向为竖直方向，拉绳301下端与探针主体101上的固定件101d固定连接；
本实施例中优选地，所述的吹气装置4为气压可调式的吹气装置；所述的吹气装置4包括高压气泵401和气枪404，高压气泵401通过高压输气管402与气枪404相连接，高压输气管402上设置有气压调节阀403，气枪404上设置有气枪开关，气枪404的输出端与探针主体101进气口101b相连。
使用时，可以通过机架8将该装置焊接在深松机末端，在需要测量土壤孔隙度时，深松机停止，此装置开始工作，在本发明的检测装置第一次使用前，先通过检测探针内压降与温纳(Wenner) 电阻率法得到的孔隙度建立函数关系，可以将外界大气压、吹气装置压力作为影响因素考虑进函数关系中，在此后的检测中直接调用函数关系转换即可；具体检测步骤为：二级伸缩式液压缸推动探针1向下，由位移传感器3控制下降位移略大于待检测深度，再将探针1向上稍提，使出气孔101c打开，吹气装置4向探针1内充气，当探针1内压降稳定时，即可得出该处的孔隙度，检测完毕后，吹气装置4停止充气；探针1上升时通过探针主体101底部的凸沿防止探针轴套102脱落，同时，出气孔101c与通孔102a再次错开，出气孔101c关闭，防止堵塞。吹气装置充气过程：高压气泵401吹气，通过气压调压阀403控制进入高压输气管402的气体的压强，等到压强合适时，打开气枪开关，气枪的输出端与探针主体101进气口101b相连，将气体充入探针1内部。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.深松土壤气压式孔隙度检测装置，其特征在于：包括探针（1）、用于将探针（1）下端压入土壤中的下压装置（2）、用于测量探针（1）下降位移的位移传感器（3）和用于向探针（1）内充气的吹气装置（4）；所述的探针（1）包括探针主体（101）和探针轴套（102），探针主体（101）上端与下压装置（2）传动连接，探针主体（101）下端与探针轴套（102）相连接；探针主体（101）内部还设有能够供气体通过的中空通道（101a），中空通道（101a）上端通过设置在探针主体（101）上的进气口（101b）与吹气装置（4）的气体输出端相连通，进气口（101b）处设有进气端气压传感器（5），探针主体（101）靠近下端的侧壁上开设有连通中空通道（101a）内外的出气孔（101c），探针主体（101）内部靠近出气孔（101c）处设有出气端微型气压传感器（6），进气端气压传感器（5）和出气端微型气压传感器（6）的信号输出端连接有用于将压力信号转化为土壤孔隙度的处理器，处理器连接有用于显示土壤孔隙度的显示设备，探针主体（101）下端向外延伸形成用于防止探针轴套（102）脱落的凸沿；所述探针轴套（102）上端套设在探针主体（101）下端以及凸沿外并可沿探针主体（101）上下滑动，探针轴套（102）上设置有与探针主体（101）出气孔（101c）相对应的通孔（102a），探针轴套（102）沿探针主体（101）上下滑动使通孔（102a）与出气孔（101c）对准或错开实现出气孔（101c）打开或闭合，探针轴套（102）下端呈锥形结构，探针轴套（102）锥形结构内部设有用于接受探针主体（101）传递的向下的压力的受力面（102b）。
2.如权利要求1所述的深松土壤气压式孔隙度检测装置，其特征在于：所述的下压装置（2）为二级伸缩式液压缸，包括一级活塞杆（201）和二级活塞杆（202），二级活塞杆（202）与探针主体（101）上端相连接。
3.如权利要求2所述的深松土壤气压式孔隙度检测装置，其特征在于：所述的检测装置还包括用于为二级活塞杆（202）或探针主体（101）导向的导向装置（7）。
4.如权利要求1所述的深松土壤气压式孔隙度检测装置，其特征在于：所述的位移传感器（3）为拉绳位移传感器，其拉绳（301）设置方向为竖直方向，拉绳（301）下端与探针主体（101）上的固定件（101d）固定连接。
5.如权利要求1所述的深松土壤气压式孔隙度检测装置，其特征在于：所述的吹气装置（4）为气压可调式的吹气装置。
6.如权利要求5所述的深松土壤气压式孔隙度检测装置，其特征在于：所述的吹气装置（4）包括高压气泵（401）和气枪（404），高压气泵（401）通过高压输气管（402）与气枪（404）相连接，高压输气管（402）上设置有气压调节阀（403），气枪（404）上设置有气枪开关，气枪（404）的输出端与探针主体（101）进气口（101b）相连。
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