CN110595976B - 一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，包括第一量筒、底板、套壳和环形板，所述第一量筒内壁的底部固定连接有第二量筒，并且第一量筒内壁的一侧固定连接有液位传感器，所述底板的四周均固定连接有外壳，并且外壳的一侧活动连接有活动板，所述活动板延伸至外壳外部的一侧固定连接有竖板，并且竖板的顶部固定连接有拉绳，所述活动板延伸至外壳内部的一侧固定连接有挡板，所述套壳的顶部转动连接有竖杆，本发明涉及实验装置技术领域。该野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法，在野外取土之后就可以就地进行实验，操作较为快捷，提高了整体的实验效率，通过液位传感器可以直接进行液位的读数，方便进行快速计算。

Description

一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法

技术领域

本发明涉及实验装置技术领域，具体为一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法。

背景技术

实验，指的是科学研究的基本方法之一，根据科学研究的目的，尽可能地排除外界的影响，突出主要因素并利用一些专门的仪器设备，而人为地变革、控制或模拟研究对象，使某一些事物（或过程）发生或再现，从而去认识自然现象、自然性质、自然规律，孔隙率（Porosity）指散粒状材料表观体积中材料内部的孔隙占总体积的比例，孔隙率包括真孔隙率、闭空隙率和先空隙率，孔隙率与多孔介质固体颗粒的形状、结构和排列有关；是影响多孔介质内流体传输性能的重要参数，孔隙率可分为两种：多孔介质内相互连通的微小空隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为有效孔隙率，以φ_e表示；多孔介质内相通的和不相通的所有微小空隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为绝对孔隙率或总孔隙率，以φ_T表示，所谓孔隙率通常是指有效孔隙率，但书写方便，一般直接以φ表示。

根据实验需要有时会对土壤孔隙率进行检测，一般都是在野外取土之后再带回实验室进行检测，这样的方式耗时较长，而且不能及时获取实验数据，携带较为不便，影响整体实验的监测效率。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法，解决了一般都是在野外取土之后再带回实验室进行检测，这样的方式耗时较长，而且不能及时获取实验数据，携带较为不便，影响整体实验的监测效率的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，包括第一量筒、底板、套壳和环形板，所述第一量筒内壁的底部固定连接有第二量筒，并且第一量筒内壁的一侧固定连接有液位传感器，所述底板的四周均固定连接有外壳，并且外壳的一侧活动连接有活动板，所述活动板延伸至外壳外部的一侧固定连接有竖板，并且竖板的顶部固定连接有拉绳，所述活动板延伸至外壳内部的一侧固定连接有挡板，所述套壳的顶部转动连接有竖杆，所述竖杆的底端贯穿套壳并延伸至套壳的底部，所述环形板的两侧均活动连接有拉杆，并且两个拉杆相对的一端均固定连接有弧形卡板，两个所述拉杆相背离的一端均固定连接有手柄。

优选的，所述外壳内壁的两侧均固定连接有滑板，所述挡板的两侧均与滑板的一侧滑动连接，并且底板的顶部固定连接有橡胶垫。

优选的，所述活动板的表面且位于外壳的内部滑动连接有缓冲板，所述活动板的表面且位于挡板与缓冲板相对的一侧之间固定连接有第一弹簧。

优选的，所述竖杆表面的两侧均固定连接有横杆，并且横杆的一端固定连接有毛刷板，所述竖杆的底端固定连接有海绵板。

优选的，两个所述弧形卡板相对的一侧均固定连接有防滑凸块，所述拉杆的表面且位于环形板与手柄相对的一侧之间固定连接有第二弹簧。

优选的，所述竖杆表面的顶部螺纹连接有螺纹套筒，并且螺纹套筒表面的两侧均固定连接有连接杆，所述连接杆的一端固定连接有环形手柄，所述竖杆的顶端固定连接有挡块，并且竖杆表面的顶部设置有与螺纹套筒相啮合的螺纹。

优选的，所述第一量筒的底部固定连接有底壳，并且底壳的表面固定连接有语音播报器，所述液位传感器的输出端与中央处理中心的输入端连接，并且中央处理中心的输入端通过导线与电源模块的输出端电性连接，所述电源模块的输出端通过导线与液位传感器的输入端电性连接，并且中央处理中心的输出端与语音播报器的输入端连接，所述中央处理中心与数据库实现双向连接。

一种野外快速测土壤孔隙率实验装置的实验方法，具体包括以下步骤：

S1、携带外出的准备：先将竖杆插进第二量筒中，然后将第一量筒放置在底板上，在放置的过程中，由于第一量筒的直径，就会挤压推动竖板，竖板就会带动活动板向外移动，活动板在移动的过程中，带动挡板在滑板上进行滑动，第一弹簧在缓冲板和挡板之间受到挤压；

S2、携带的时候：将拉杆往两边拉动，然后将四根拉绳都从环形板中穿出，松开拉杆，在第二弹簧的弹力下就会带动弧形卡板进行相对运动，对拉绳进行固定，就可以进行携带了；

S3、实验时：将拉杆往两边拉动，将拉绳取出，就可以将整个装置取下，然后用环刀取土，记录环刀的体积V1，将环刀中的土放置于保鲜膜中碾碎压实不留孔隙，取下竖杆，将第二量筒中注满水，用针将保鲜膜扎密集小孔，将压实后的土放入第二量筒中，土与水充分接触，第二量筒中的水溢出到第一量筒中，待水面稳定后，通过液位传感器检测第一量筒中的水位，液位传感器检测到的水位数据会传输至中央处理中心，中央处理中心通过语音播报器进行播报，然后通过直径记录第一量筒中水的体积V2，土壤空隙率为/V1；

S4、后期清洗：往第二量筒中注水，将竖杆插进第二量筒中，然后捏住环形手柄，上下推动螺纹套筒，螺纹套筒就会带动竖杆进行旋转，竖杆带动毛刷板和海绵板对第二量筒的内壁进行清洗，清洗完将水倒掉即可。

（三）有益效果

本发明提供了一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

（1）、该野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法，通过第一量筒内壁的底部固定连接有第二量筒，并且第一量筒内壁的一侧固定连接有液位传感器，底板的四周均固定连接有外壳，并且外壳的一侧活动连接有活动板，活动板延伸至外壳外部的一侧固定连接有竖板，并且竖板的顶部固定连接有拉绳，活动板延伸至外壳内部的一侧固定连接有挡板，套壳的顶部转动连接有竖杆，竖杆的底端贯穿套壳并延伸至套壳的底部，环形板的两侧均活动连接有拉杆，并且两个拉杆相对的一端均固定连接有弧形卡板，两个拉杆相背离的一端均固定连接有手柄，采用便携式的实验装置，在野外取土之后就可以就地进行实验，操作较为快捷，提高了整体的实验效率。

（2）、该野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法，通过第一量筒内壁的一侧固定连接有液位传感器，第一量筒的底部固定连接有底壳，并且底壳的表面固定连接有语音播报器，液位传感器的输出端与中央处理中心的输入端连接，并且中央处理中心的输入端通过导线与电源模块的输出端电性连接，电源模块的输出端通过导线与液位传感器的输入端电性连接，并且中央处理中心的输出端与语音播报器的输入端连接，中央处理中心与数据库实现双向连接，通过液位传感器可以直接进行液位的读数，方便进行快速计算。

（3）、该野外快速测土壤孔隙率的实验装置以及方法，通过活动板的表面且位于外壳的内部滑动连接有缓冲板，活动板的表面且位于挡板与缓冲板相对的一侧之间固定连接有第一弹簧，竖杆表面的两侧均固定连接有横杆，并且横杆的一端固定连接有毛刷板，竖杆的底端固定连接有海绵板，两个弧形卡板相对的一侧均固定连接有防滑凸块，拉杆的表面且位于环形板与手柄相对的一侧之间固定连接有第二弹簧，竖杆表面的顶部螺纹连接有螺纹套筒，并且螺纹套筒表面的两侧均固定连接有连接杆，连接杆的一端固定连接有环形手柄，竖杆的顶端固定连接有挡块，并且竖杆表面的顶部设置有与螺纹套筒相啮合的螺纹，方便对第二量筒的内部进行清洗，提高了内部的干净程度，同时整个装置方便携带。

附图说明

图1为本发明结构的爆炸图；

图2为本发明外壳结构的剖视图；

图3为本发明图1中A处的局部放大图；

图4为本发明图1中B处的局部放大图；

图5为本发明图1中C处的局部放大图；

图6为本发明系统的结构原理框图。

图中：1-第一量筒、2-底板、3-套壳、4-环形板、5-第二量筒、6-液位传感器、7-外壳、8-活动板、9-竖板、10-拉绳、11-挡板、12-竖杆、13-拉杆、14-弧形卡板、15-手柄、16-滑板、17-橡胶垫、18-缓冲板、19-第一弹簧、20-横杆、21-毛刷板、22-海绵板、23-防滑凸块、24-第二弹簧、25-螺纹套筒、26-连接杆、27-环形手柄、28-挡块、29-螺纹、30-底壳、31-语音播报器、32-中央处理中心、33-电源模块、34-数据库。

具体实施方式

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。

请参阅图1-6，本发明实施例提供一种技术方案：一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，包括第一量筒1、底板2、套壳3和环形板4，第一量筒1内壁的底部固定连接有第二量筒5，第一量筒1和第二量筒5的表面均设置有刻度，并且第一量筒1内壁的一侧固定连接有液位传感器6，液位传感器6的型号为LLG210D3L24，通过液位传感器6可以直接进行液位的读数，方便进行快速计算，底板2的四周均固定连接有外壳7，并且外壳7的一侧活动连接有活动板8，活动板8延伸至外壳7外部的一侧固定连接有竖板9，并且竖板9的顶部固定连接有拉绳10，活动板8延伸至外壳7内部的一侧固定连接有挡板11，套壳3的顶部转动连接有竖杆12，竖杆12的底端贯穿套壳3并延伸至套壳3的底部，环形板4的两侧均活动连接有拉杆13，并且两个拉杆13相对的一端均固定连接有弧形卡板14，两个拉杆13相背离的一端均固定连接有手柄15。

本发明中，外壳7内壁的两侧均固定连接有滑板16，挡板11的两侧均与滑板16的一侧滑动连接，并且底板2的顶部固定连接有橡胶垫17，橡胶垫17起到一个保护的作用。

本发明中，活动板8的表面且位于外壳7的内部滑动连接有缓冲板18，活动板8的表面且位于挡板11与缓冲板18相对的一侧之间固定连接有第一弹簧19。

本发明中，竖杆12表面的两侧均固定连接有横杆20，并且横杆20的一端固定连接有毛刷板21，竖杆12的底端固定连接有海绵板22，方便对第二量筒5的内部进行清洗，提高了内部的干净程度，同时整个装置方便携带。

本发明中，两个弧形卡板14相对的一侧均固定连接有防滑凸块23，拉杆13的表面且位于环形板4与手柄15相对的一侧之间固定连接有第二弹簧24。

本发明中，竖杆12表面的顶部螺纹连接有螺纹套筒25，并且螺纹套筒25表面的两侧均固定连接有连接杆26，连接杆26的一端固定连接有环形手柄27，竖杆12的顶端固定连接有挡块28，并且竖杆12表面的顶部设置有与螺纹套筒25相啮合的螺纹29。

本发明中，第一量筒1的底部固定连接有底壳30，并且底壳30的表面固定连接有语音播报器31，液位传感器6的输出端与中央处理中心32的输入端连接，中央处理中心32就类似于CPU，是集中处理的系统，并且中央处理中心32的输入端通过导线与电源模块33的输出端电性连接，电源模块33的输出端通过导线与液位传感器6的输入端电性连接，并且中央处理中心32的输出端与语音播报器31的输入端连接，中央处理中心32与数据库34实现双向连接。

一种野外快速测土壤孔隙率实验装置的实验方法，具体包括以下步骤：

S1、携带外出的准备：先将竖杆12插进第二量筒5中，然后将第一量筒1放置在底板2上，在放置的过程中，由于第一量筒1的直径，就会挤压推动竖板9，竖板9就会带动活动板8向外移动，活动板8在移动的过程中，带动挡板11在滑板16上进行滑动，第一弹簧19在缓冲板18和挡板11之间受到挤压；

S2、携带的时候：将拉杆13往两边拉动，然后将四根拉绳10都从环形板4中穿出，松开拉杆13，在第二弹簧24的弹力下就会带动弧形卡板14进行相对运动，对拉绳10进行固定，就可以进行携带了；

S3、实验时：将拉杆13往两边拉动，将拉绳10取出，就可以将整个装置取下，然后用环刀取土，记录环刀的体积V1，将环刀中的土放置于保鲜膜中碾碎压实不留孔隙，取下竖杆12，将第二量筒5中注满水，用针将保鲜膜扎密集小孔，将压实后的土放入第二量筒5中，土与水充分接触，第二量筒5中的水溢出到第一量筒1中，待水面稳定后，通过液位传感器6检测第一量筒1中的水位，液位传感器6检测到的水位数据会传输至中央处理中心32，中央处理中心32通过语音播报器31进行播报，然后通过直径记录第一量筒1中水的体积V2，土壤空隙率为V1-V2/V1；

S4、后期清洗：往第二量筒5中注水，将竖杆12插进第二量筒5中，然后捏住环形手柄27，上下推动螺纹套筒25，螺纹套筒25就会带动竖杆12进行旋转，竖杆12带动毛刷板21和海绵板22对第二量筒5的内壁进行清洗，清洗完将水倒掉即可。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

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。

Claims (7)

1.一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，包括第一量筒（1）、底板（2）、套壳（3）和环形板（4），所述第一量筒（1）内壁的底部固定连接有第二量筒（5），所述第一量筒（1）放置在底板（2）上，并且第一量筒（1）内壁的一侧固定连接有液位传感器（6），其特征在于：所述底板（2）的四周均固定连接有外壳（7），并且外壳（7）的一侧活动连接有活动板（8），所述活动板（8）延伸至外壳（7）外部的一侧固定连接有竖板（9），所述第一量筒（1）挤压推动竖板（9）带动活动板（8）向外移动，并且竖板（9）的顶部固定连接有拉绳（10），所述活动板（8）延伸至外壳（7）内部的一侧固定连接有挡板（11），所述套壳（3）的顶部转动连接有竖杆（12），所述竖杆（12）插进第二量筒（5），所述竖杆（12）的底端贯穿套壳（3）并延伸至套壳（3）的底部，所述环形板（4）的两侧均活动连接有拉杆（13），所述拉杆（13）往两边拉动带动四根拉绳（10）都从环形板（4）中穿出，并且两个拉杆（13）相对的一端均固定连接有弧形卡板（14），两个所述拉杆（13）相背离的一端均固定连接有手柄（15）。

2.根据权利要求1所述的一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，其特征在于：所述外壳（7）内壁的两侧均固定连接有滑板（16），所述挡板（11）的两侧均与滑板（16）的一侧滑动连接，并且底板（2）的顶部固定连接有橡胶垫（17）,所述活动板（8）的表面且位于外壳（7）的内部滑动连接有缓冲板（18）。

3.根据权利要求2所述的一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，其特征在于：所述活动板（8）的表面且位于挡板（11）与所述缓冲板（18）相对的一侧之间固定连接有第一弹簧（19），所述竖杆（12）表面的两侧均固定连接有横杆（20）。

4.根据权利要求3所述的一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，其特征在于：所述横杆（20）的一端固定连接有毛刷板（21），所述竖杆（12）的底端固定连接有海绵板（22）两个所述弧形卡板（14）相对的一侧均固定连接有防滑凸块（23），所述拉杆（13）的表面且位于环形板（4）与手柄（15）相对的一侧之间固定连接有第二弹簧（24），所述竖杆（12）表面的顶部螺纹连接有螺纹套筒（25）。

5.根据权利要求4所述的一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，其特征在于：所述螺纹套筒（25）表面的两侧均固定连接有连接杆（26），所述连接杆（26）的一端固定连接有环形手柄（27），所述竖杆（12）的顶端固定连接有挡块（28），并且竖杆（12）表面的顶部设置有与螺纹套筒（25）相啮合的螺纹（29）。

6.根据权利要求1所述的一种野外快速测土壤孔隙率的实验装置，其特征在于：所述第一量筒（1）的底部固定连接有底壳（30），并且底壳（30）的表面固定连接有语音播报器（31），所述液位传感器（6）的输出端与中央处理中心（32）的输入端连接，并且中央处理中心（32）的输入端通过导线与电源模块（33）的输出端电性连接，所述电源模块（33）的输出端通过导线与液位传感器（6）的输入端电性连接，并且中央处理中心（32）的输出端与语音播报器（31）的输入端连接，所述中央处理中心（32）与数据库（34）实现双向连接。

7.根据权利要求5所述的一种野外快速测土壤孔隙率实验装置的实验方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、携带外出的准备：先将竖杆（12）插进第二量筒（5）中，然后将第一量筒（1）放置在底板（2）上，在放置的过程中，由于第一量筒（1）的直径，就会挤压推动竖板（9），竖板（9）就会带动活动板（8）向外移动，活动板（8）在移动的过程中，带动挡板（11）在滑板（16）上进行滑动，第一弹簧（19）在缓冲板（18）和挡板（11）之间受到挤压；

S2、携带的时候：将拉杆（13）往两边拉动，然后将四根拉绳（10）都从环形板（4）中穿出，松开拉杆（13），在第二弹簧（24）的弹力下就会带动弧形卡板（14）进行相对运动，对拉绳（10）进行固定，就可以进行携带了；

S3、实验时：将拉杆（13）往两边拉动，将拉绳（10）取出，就可以将整个装置取下，然后用环刀取土，记录环刀的体积V1，将环刀中的土放置于保鲜膜中碾碎压实不留孔隙，取下竖杆（12），将第二量筒（5）中注满水，用针将保鲜膜扎密集小孔，将压实后的土放入第二量筒（5）中，土与水充分接触，第二量筒（5）中的水溢出到第一量筒（1）中，待水面稳定后，通过液位传感器（6）检测第一量筒（1）中的水位，液位传感器（6）检测到的水位数据会传输至中央处理中心（32），中央处理中心（32）通过语音播报器（31）进行播报，然后通过直径记录第一量筒（1）中水的体积V2，土壤空隙率为（V1-V2）/V1；

S4、后期清洗：往第二量筒（5）中注水，将竖杆（12）插进第二量筒（5）中，然后捏住环形手柄（27），上下推动螺纹套筒（25），螺纹套筒（25）就会带动竖杆（12）进行旋转，竖杆（12）带动毛刷板（21）和海绵板（22）对第二量筒（5）的内壁进行清洗，清洗完将水倒掉即可。

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