CN110249218A - 用于在土地中测量参数的测量探针以及用于制造该探针的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在土地中测量参数的测量探针，该探针具有细长本体，该细长本体有作为前端的尖端和作为后端的头部，该细长本体有第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件各自沿细长本体的纵向方向延伸，当尖端通过锤击头部而前进至土地中时，第二部件提供防止第一部件弯曲的阻力。

Description

用于在土地中测量参数的测量探针以及用于制造该探针的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于在土地中测量参数的测量探针，还涉及一种用于制造该测量探针的方法。
背景技术
在农业领域中，或者甚至更通常是在管理大块土地(为了生长至少某些种类的植物)的领域中，通常认为已知土壤的某些参数将很有利和很有帮助。
我们以土地灌溉为例，该土地灌溉经常需要在没有广泛供水的区域来进行。理想的是，水只有在需要供水时才向土地供给。当供给水时，理想的是供给不超过所需的水。通过或根据可用数据能够帮助进行优化，该数据将揭示在土地中在离地面的特定深度处的当前水分量。为此，将测量探针送入土地中。虽然这里参考测量湿度，但是原则上测量探针可以替代地或另外地用于测量其它参数，例如盐度、温度等。
在下文中，术语土地和土壤可互换地使用。不过，这些术语的含义将不仅仅包括认为适合农业的土地。例如，在本发明中使用的术语“土地”将也覆盖非常干燥的土地，或者甚至在稍微多岩石的区域中的、具有大颗粒(石头)的沙地。
测量探针能够以多种不同方式来安装在土地中。人们可以挖一个洞，将探针放在洞中，再填满该洞。这将耗费时间且翻乱土壤。人们还能够钻一个洞。这需要专用设备，该专用设备需要由相对熟练的用户来操作，并需要良好的维护。当认为有用时，人们可以向土壤中加水。这需要在恰好安装探针的地点局部供水，将耗费时间和需要很多协调工作。人们还可以以由螺丝刀将螺钉驱动至木材中的方式来将探针驱动至土地中。这也需要专用设备、专门设计的探针以及经常需要预先钻孔。安装探针的这些方法可以很好地在相对较深的深度处测量土壤参数。
US2004/0207382A1介绍了一种土壤穿透电极，该土壤穿透电极由金属制成，该金属足够硬，以便锤入土地或土壤中，并且有足够的延展性，以便防止在击打时破碎。尽管这在劳动技能和设备方面要求很少，但是该探针不能非常深地锤入至土地中。在US2004/0207382中公开的探针的总长度为6英寸，即稍微大于15厘米。通常希望获得关于在土地中在更深深度(甚至深得多的深度)处的土壤参数的信息。
希望有一种探针，该探针对于可直接安装和可较深安装的矛盾需求提供了一种解决方案。
发明内容
提供一种用于在土地中测量参数的测量探针。该探针有细长本体，该细长本体有作为前端的尖端和作为后端的头部。细长本体有第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件各自沿细长本体的纵向方向延伸。相对于第二部件，第一部件可以有高冲击强度。当尖端通过锤击头部而前进至土地中时，第二部件可以提供防止第一部件弯曲的阻力。为此，第二部件自身在它强烈防止弯曲的意义上是刚性，特别是相对于第一部件。第二部件甚至还能够在例如通过锤子撞击时(从而引起沿第二部件的纵向方向的“冲击”)有高冲击强度(甚至相对于第一部件)。对于这样的实施例，第一部件能够有总体上相对差的机械性能。第一部件可以认为是这样的本体，它包括在安装于土地中之后连接成用于探针功能的部件。优选是，本发明提出的探针将在探针的尖端设置于土地上时保持笔直，细长本体与重力方向对齐，且在头部上进行锤击，以便迫使探针进入土地中。这有利于通过简单和广泛可用的装置(例如锤子)以及由任何劳动者(该劳动者足够健康，以便以较宽范围的运动来使用该锤子)来在土地中安装长的和细的探针。当探针前进至土地中时，土地自身将提供防止已经在土地中的部件弯曲的阻力。仍然向上伸出(插入)土地外的部分变得越来越抗弯曲，因为它随着每次锤击而变得越来越短，从而减小了在头部和地面之间的距离。一旦以这种直接的方式安装，探针就能够从离地面的更大深度处获得数据。
附图说明
在附图中，
图1表示了根据本发明的测量探针实例的透视图；
图2表示了根据本发明的测量探针实例的侧视图。
图3表示了根据本发明的测量探针实例的视图；
图4表示了根据本发明的测量探针实例的第一部件和第二部件的透视图。
图5更详细地表示了根据本发明的测量探针实例的一部分；
图6更详细地表示了根据本发明的测量探针实例的一部分；
图7更详细地表示了根据本发明的测量探针实例的一部分；以及
图8示意和更详细地表示了根据本发明的测量探针实例的一部分。
具体实施方式
在附图中，相同部件有相同的参考标号。
图1表示了用于在土地中测量参数的测量探针1的透视图。探针1有细长本体B，该细长本体B有在前端的尖端2和在后端的头部3。术语“前端”是指这样的使用，其中，尖端将被放置在土地上，并“引导道路”进入土地中。当尖端2前进至土地中时，头部3基本落在后面，即跟随探针作为前进至土地中的细长本体B的一部分。
为了避免误解图1中所示的透视图，在图2中提供了测量探针1的侧视图。
图3表示了实际上测量探针1可以怎样送入土地中。基本上，尖端通过锤击头部3而前进至土地中，例如使用锤子4。
图4表示了细长本体B的一部分，通常，根据本发明实施例，该细长本体有第一部件5和第二部件6，该第一部件5和第二部件6各自沿细长本体的纵向延伸。第一部件5和第二部件6在图4中表示为放在一起，这样解释它们沿横向方向的相对位置。也就是，图4并不必须表示它们的精确相对轴向位置。第二部件6提供防止弯曲的阻力，特别是相对于第一部件。当尖端2通过敲击头部3而前进至土地中时，第二部件提供防止第一部件5弯曲的阻力。下面介绍探针1的其它特征。
优选是，第一部件5相对于第二部件具有高冲击强度。不过，还可以设想第二部件相对于第一部件具有高冲击强度。这时，第一部件的机械性能并不相关。在该实例中，第二部件6基本环绕第一部件5。尽管表示了第二部件6完全环绕第一部件5，但是第二部件6提供有沿纵向方向延伸的狭缝也不是不可想象的，这样，严格来说，第二部件6不完全环绕第一部件5。尽管如图所示，第二部件6优选是包围第一部件5，但是第二部件6由第一部件5包围也不是不可想象的，在这种结构中，第二部件6仍然在尖端通过锤击头部3而前进至土地中时提供防止第一部件5弯曲的阻力。然后，第二部件的作用更像是细长本体B的“主干”。
在本说明书中进一步介绍的测量探针1具有环绕第一部件5的第二部件6。该第二部件6优选为管形的，且第一部件5优选为条形的。
第二部件6延伸的长度可以比第一部件5延伸的长度更短。尖端2沿纵向方向延伸超过第二部件6，如由图1和2可知。
优选是，头部3沿纵向方向延伸超过第二部件6，如图8中所示。还参考图8，头部优选是由金属制成。优选是，头部与第一部件5连接，理想地是，第一部件5的轴线和头部3的轴线重合。细长本体B例如能够提供有螺钉S，该螺钉S形成在第一部件5和头部3之间的连接。还可以设想连接头部3和第一部件5的其它方式。
参考图7，尖端优选是金属。而且，尖端2优选是与第一部件5连接，且理想地是，第一部件5的轴线和尖端2的轴线重合。这里，细长本体B也可以提供有螺钉S，该螺钉S形成在第一部件5和尖端2之间的连接。如图所示，尖端2优选是锥形的或者其它形状的，以方便前进至土地中。细长本体优选是柱形的。锥体基部处的直径优选是等于细长本体B的直径。
第一部件5包括或优选是工程硬聚合物材料，例如聚甲醛(POM)。当用于第一部件5时，这种工程硬聚合物材料优选是能够机械加工槽和/或螺纹。这有利于制造探针以及分别以合适的方式安装电连接件。
第二部件6优选是包括纤维增强材料和/或碳基材料。
细长本体B还优选是提供有多个电极7。该电极7沿细长本体的纵向方向分开。理想地是，多组电极7定位在细长本体B的不同轴向位置处。电极7可以提供在细长本体B的外侧。然后，电极优选是与细长本体B的外表面平齐，因此，当测量探针前进至土地中时，电极并不提供阻力。
也可选择，电极可以结合在细长本体B内并且未暴露在细长本体的外侧。例如，这仍然能够测量土地的电容。对于该测量，电极7不需要与土地直接接触。然后，电极7可以布置在第一部件5的外表面上。还有，电极优选是与第一部件5的外侧平齐。优选是，测量探针1提供有IC板，该IC板的中心位置以及它与第一部件5的连接点与第一部件5的轴线重合。
优选是，测量探针1包括在第二部件6和第一部件5之间的、用于电连接件9的部分8，该电连接件9在相应电极7和IC板(未示出)之间延伸。
当使用电极7时，测量探针能够在土地中测量参数。这样的参数可以涉及以下至少一个：在土壤中的水分含量、pH值、温度、盐度、电容、电导率。尽管电极方便这种测量，但也不是不能设想探针能够装备有用于测量土地中的其它参数的其它传感器(除了电极之外)。
细长本体B优选是柱形。细长本体优选是有大于45cm的长度，优选是大于55cm，甚至更优选是大于65cm。细长本体的最大厚度优选是2.54cm，更优选是最大厚度为2cm，甚至更优选是最大厚度为1.8cm。显然，优选是有长的和细的细长本体B，以便当探针前进至土地中时具有小的阻力，并能够到达土地中的相对较深深度。
探针1优选是提供有壳体10，用于封装IC板(未示出)。壳体10还可以容纳天线(未示出)，用于无线传输数据和/或确定探针1的GPS数据。壳体10还可以容纳电池(未示出)，理想地是该电池有较长操作寿命。
头部3优选是“覆盖”壳体10，这样，当探针1锤入土地中时，壳体10稍微受到头部3的保护，防止由锤子意外撞击。
尽管未示出，头部3优选是提供有用于与杠杆组件连接的结构，该杠杆组件用于将探针1拉出土地。这种结构可以是孔、钩、唇缘或任何其它允许“抓住”头部的结构，以便将它向上推出土地，或者将它向上拉出土地。
尽管提供条形第一部件5是非常可行的，例如通过机械加工聚甲醛(POM)材料，但是本发明还设想了另一种用于制造测量探针1的方法，该测量探针1能够通过锤击它而前进至土地中，并适用于在土地中测量参数。这种方法包括：提供管形部件；将电极7和/或电连接件9布置在该管形部件中；将具有一定组分的材料送入管形部件中，其中，该材料在送入期间处于可流动状态；在送入之后使材料硬化。优选是，管形部件6包括纤维增强材料10或碳基材料。优选是，具有一定组分的该材料包括热硬化剂，例如环氧树脂。
该方法提供为用于制造非常坚固的细长本体B，其中，电连接件以这样的方式结合，当探针锤入土地中时不会发生松动。
根据本发明的测量探针可以是系统的一部分，该系统能够用于在一块土地上(或一块土地中)在多个不同位置(深度)处和多个不同横向位置处局部测量参数；将这些传输至中心位置，并以能够作出合适管理决定的格式来表示这些参数，以便怎样使用和/或改变测量的参数。不过，对这种系统的完整说明超出了本发明的范围。

Claims (39)

1.一种用于在土地中测量参数的测量探针，该探针有细长本体，该细长本体有作为前端的尖端和作为后端的头部，该细长本体有第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件各自沿细长本体的纵向方向延伸，当尖端通过锤击头部而前进至土地中时，第二部件提供防止弯曲的阻力。
2.根据权利要求1所述的测量探针，其中：当尖端通过锤击头部而前进至土地中时，第二部件提供防止第一部件弯曲的阻力。
3.根据权利要求1或2所述的测量探针，其中：第二部件环绕第一部件。
4.根据权利要求1或2或3所述的测量探针，其中：第二部件是管形的，第一部件是条形的。
5.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：第一部件是包括这样的部件的本体，这些部件连接成用于探针在安装于土地中之后的功能。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的测量探针，其中：第二部件的延伸长度比第一部件的延伸长度更短。
7.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：尖端沿纵向方向延伸超过第二部件。
8.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：头部沿纵向方向延伸超过第二部件。
9.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：第二部件包围第一部件。
10.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：头部是金属的。
11.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：头部与第一部件连接，优选是使得第一部件的轴线和头部的轴线重合。
12.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：尖端是金属的。
13.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：尖端与第一部件连接，优选是使得第一部件的轴线和尖端的轴线重合。
14.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：第一部件包括工程硬聚合物材料或者是工程硬聚合物材料。
15.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：第一部件包括工程硬聚合物材料或是工程硬聚合物材料，该工程硬聚合物材料能够机械加工，以便产生槽和/或螺纹。
16.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：第二部件包括纤维增强材料和/或碳基材料。
17.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：细长本体提供有多个电极。
18.根据权利要求17所述的测量探针，其中：电极沿细长本体的纵向方向分离。
19.根据权利要求17或18所述的测量探针，其中：电极提供在细长本体的外侧。
20.根据权利要求19所述的测量探针，其中：电极与细长本体的外表面平齐。
21.根据权利要求17或18所述的测量探针，其中：电极包括在细长本体内，并未暴露于细长本体的外侧。
22.根据权利要求21所述的测量探针，其中：电极布置在第一部件的外表面上。
23.根据权利要求22所述的测量探针，其中：电极与第一部件的外侧平齐。
24.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：探针提供有IC板，该IC板的中心位置以及它与第一部件的连接点与该第一部件的轴线重合。
25.根据前述权利要求17-24中任意一项所述的测量探针，还包括：在第二部件和第一部件之间的、用于电连接件的通路，该电连接件从相应电极延伸至IC板。
26.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：参数涉及以下至少一个：土壤中的水分含量、pH值、温度、盐度、电容、电导率。
27.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：头部以及它与第一部件的连接点与该第一部件的轴线重合。
28.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：尖端是锥形的。
29.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：细长本体是柱形的。
30.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：细长本体的长度大于45厘米，优选是大于55厘米，甚至更优选是大于65厘米。
31.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：细长本体的最大厚度为2.54厘米，优选是最大厚度为2厘米，甚至更优选是1.8厘米。
32.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：第一部件是聚甲醛(POM)。
33.根据权利要求21-32中任意一项所述的测量探针，其中：探针提供有壳体，用于封装IC板。
34.根据权利要求33所述的测量探针，其中：壳体还容纳天线，用于无线数据传输和/或确定探针的GPS数据。
35.根据权利要求33或34所述的测量探针，其中：壳体还容纳电池。
36.根据前述任意一项权利要求所述的测量探针，其中：头部提供有用于与杠杆组件连接的结构，该杠杆组件用于将探针拉出土地外。
37.一种用于制造测量探针的方法，该测量探针能够通过锤击该测量探针而前进至土地中，并适用于在土地中测量参数，该方法包括：
提供管形部件；
将电极和/或电连接件布置在管形部件中；
将具有一定组分的材料送入管形部件中，其中，该材料在送入的过程中处于可流动状态；以及
在送入后使得该材料硬化。
38.根据权利要求37所述的方法，其中：管形部件包括纤维增强材料和/或碳基材料。
39.根据权利要求37或38所述的方法，其中：具有一定组分的材料包括热硬化剂，例如环氧树脂。
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