CN114460269A - 一种插入式土壤含水量快速检测装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种插入式土壤含水量快速检测装置，其包括钻杆、土壤含水量传感器、驱动机构；所述土壤含水量传感器为多个，多个所述土壤含水量传感器沿所述钻杆的杆身均匀布设，所述土壤含水量传感器用于检测土壤中含水量；所述驱动机构设于所述钻杆上，用于驱动所述土壤含水量传感器沿所述钻杆径向作往复运动；所述驱动机构包括驱动组件和复位组件，所述驱动组件用于驱动所述土壤含水量传感器远离所述钻杆中心运动，所述复位组件用于驱动所述土壤含水量传感器靠近所述钻杆中心运动。本申请具有提高测量效率和便捷性的效果。

Description

一种插入式土壤含水量快速检测装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及土壤含水量测量技术领域，尤其是涉及一种插入式土壤含水量快速检测装置。

背景技术

建筑施工现场经常需要回填土方并进行夯实，但在回填土方之后需要对回填土进行含水量测试，适当的含水量会使回填土中的水分形成水膜包覆颗粒，水分具有润滑减摩的作用，从而减少泥土颗粒之间的阻力，使夯实得更加密实。

对土壤进行含水量测试的常见方法是烘干法，首先操作员对泥土进行取样，然后对泥土进行加热烘干，直至泥土保持恒重，再通过计算水分损失的重量计算土壤含水率；虽然通过烘干称重的方法可以得出土壤含水量，但加热过程较为耗时，测量效率较低。

随着测量技术的发展，如今出现了采用发射电磁波的方式测量土壤含水量，其原理为：传感器发射一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部后返回，检测探头输出的电压，由于土壤介电常数的变化通常取决于土壤的含水量，由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量；采用该方式测量含水量时，需要操作员挖出土坑，然后将传感器探针插入到土层中，该方法操作工程量较大，测量过程不方便。故当前需要便于对土壤含水量进行测量的装置。

发明内容

为了改善土壤含水量测量过程中施工量较大，操作较为繁琐的问题，本申请提供一种插入式土壤含水量快速检测装置。

本申请提供的一种插入式土壤含水量快速检测装置采用如下的技术方案：

一种插入式土壤含水量快速检测装置，包括钻杆、土壤含水量传感器、驱动机构；

所述土壤含水量传感器为多个，多个所述土壤含水量传感器沿所述钻杆的杆身均匀布设，所述土壤含水量传感器用于检测土壤中含水量；

所述驱动机构设于所述钻杆上，用于驱动所述土壤含水量传感器沿所述钻杆径向作往复运动；

所述驱动机构包括驱动组件和复位组件，所述驱动组件用于驱动所述土壤含水量传感器远离所述钻杆中心运动，所述复位组件用于驱动所述土壤含水量传感器靠近所述钻杆中心运动。

通过采用上述技术方案，测量含水量时，首先将钻杆插入到土壤中，然后通过启动驱动组件驱动土壤含水量传感器向远离钻杆中心的方向运动，此时土壤含水量传感器会与土壤接触，从而土壤含水量传感器检测土壤中的含水量，检测完成后，复位组件驱动土壤含水量传感器向靠近钻杆中心方向运动，从而将土壤含水量传感器收在钻杆中；该过程操作员只需将钻杆插入到土壤中，即可对土壤不同深度的泥土进行采样，操作方式不仅方便，而且快捷；当钻杆插入达到指定深度后，将土壤含水量传感器伸出钻杆，测量完毕后再将土壤含水量传感器收纳在钻杆中，从而对土壤含水量传感器起到了保护作用，使得在钻杆插入泥土过程中，不易造成土壤含水量传感器发生损坏。

可选的，所述驱动组件包括转筒和翼板，所述转筒转动套设在所述钻杆上，所述转筒的侧壁设置有用于安装所述土壤含水量传感器的安装孔；所述翼板安装在所述钻杆的侧面上，用于驱动所述土壤含水量传感器伸出所述安装孔。

通过采用上述技术方案，当转筒发生转动，同时转筒和钻杆之间发生相对转动，此时安装在转筒上的土壤含水量传感器在翼板作用下伸出安装孔，并且土壤含水量传感器与土壤接触，对泥土中含水量进行测试，该驱动方式操作简单，可以快速将土壤含水量传感器推出转筒。

可选的，所述复位组件包括复位弹簧和滑动座，所述滑动座滑动安装在所述转筒上，所述复位弹簧安装在所述转筒和所述滑动座之间，在所述复位弹簧作用下所述滑动座与所述翼板抵接，并缩回所述安装孔中。

通过采用上述技术方案，反向转动转筒，同时滑动座在复位弹簧作用下带动土壤含水量传感器重新收纳在转筒中，该过程操作方式简单快捷，有利于提高测量效率。

可选的，所述翼板的一端连接在所述钻杆上，另一端远离所述钻杆，从所述翼板与所述钻杆的相连端到所述翼板的远离端，所述翼板远离所述钻杆的表面到所述钻杆表面的距离逐渐变大。

通过采用上述技术方案，当转筒与钻杆发生相对转动时，滑动座沿着翼板的表面滑动，由于翼板远离钻杆的表面到钻杆的距离逐渐增加，使得滑动座与翼板发生相对滑动的同时，翼板对滑动座产生推力，从而使得滑动座带动土壤含水量传感器伸出转筒。

可选的，所述转筒外侧套设有护筒，所述护筒与所述转筒之间滑动连接，所述护筒上开设有让位孔。

通过采用上述技术方案，当护筒与转筒之间发生相对滑动，同时让位孔和安装孔相重合，然后转动转筒，滑动座在翼板的作用下被顶出安装孔，从而土壤含水量传感器与土壤接触，并对土壤中含水量进行测试；当在非工作状态下，土壤含水量传感器收缩在转筒内，护筒封堵住安装孔，进而达到保护土壤含水量传感器的作用。

可选的，所述护筒的内壁上设置有滑块，所述转筒的外壁上开设有滑槽，所述滑块滑动连接于所述滑槽中。

通过采用上述技术方案，当滑块滑动安装在滑槽中时，护筒和转筒之间实现限位，通过转动护筒可以使得护筒带动转筒发生一同转动，从而实现土壤含水量传感器的顶出动作。

可选的，所述转筒和所述钻杆之间设置有锁止件，所述锁止件用于锁止转动后的转筒位置。

通过采用上述技术方案，通过在转筒和钻杆之间设置锁止件，使得转筒在转过一定角度后被锁止，此时土壤含水量传感器始终保持伸出转筒的状态，从而不用操作员始终用手维持，有利于节省操作员的劳动强度，节省了力气，提高便利性。

可选的，所述锁止件包括插杆、安装座和限位弹簧，所述插杆滑动安装于所述安装座上，所述弹簧安装在所述插杆和所述安装座之间；所述转筒的顶端开设有插槽，在所述限位弹簧作用下，所述插杆插接于所述插槽中。

通过采用上述技术方案，当转筒转动一定角度后，插杆在限位弹簧作用下插接于插槽中，此时插杆对转筒的周向运动起到限制作用，从而使得土壤含水量传感器始终保持伸出转筒的状态。

可选的，所述护筒的内壁上开设有挡块，所述钻杆上设置有限位杆，在所述挡块作用下，所述限位杆单向转动。

通过采用上述技术方案，通过设置挡块和限位杆，使得操作员在转动护筒时只能实现单向转动，从而可以有效防止发生转错方向的情况。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在钻杆上安装转筒，并将土壤含水量传感器安装在转筒上，通过将钻杆插入土壤中，使得土壤含水量传感器没入到泥土中，从而无需操作员挖坑操作，节省了体力，也提升了测量效率；然后通过驱动组件驱动土壤含水量传感器伸出转筒，使得土壤含水量传感器与泥土接触，并进行含水量测量；

2.通过转动转筒，使得转筒与翼板发生相对运动，此时滑动座在翼板作用下被顶出转筒，从而实现泥土含水量测量，该过程中不仅操作方便，而且操作快捷；

3.转筒和钻杆之间设置锁止件，通过锁止件对转动后的转筒位置进行锁止，从而使得土壤含水量传感器始终保持伸出转筒的状态，从而有利于节省体力，提高操作得便捷性。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是转筒剖视结构示意图。

图3是钻杆结构示意图。

图4是转筒结构示意图。

图5是复位组件结构示意图。

附图标记：1、钻杆；11、限位杆；12、转盘；13、限位环；2、土壤含水量传感器；3、驱动组件；31、转筒；311、安装孔；312、滑槽；313、插槽；32、翼板；4、复位组件；41、复位弹簧；42、滑动座；5、护筒；51、让位孔；52、滑块；6、锁止件；61、插杆；62、安装座；63、限位弹簧；7、挡块。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种插入式土壤含水量快速检测装置。参照图1和图2，插入式土壤含水量快速检测装置包括钻杆1、土壤含水量传感器2；当操作员对土壤中含水量进行测量时，钻杆1的一端为尖端设置，外形呈圆锥状，首先将钻杆1插入在土壤中，位于钻杆1上的土壤含水量传感器2会没入到土层中，土壤含水量传感器2的数量为多个，通过设置多个土壤含水量传感器2可以对不同深度的土层进行含水量测量。

如图2和图3所示，钻杆1上还设置有驱动机构，驱动机构包括驱动组件3和复位组件4，驱动组件3包括转筒31和翼板32，转筒31为中空圆柱状，转筒31套设在钻杆1上，且转筒31的轴向尺寸小于钻杆1的轴向尺寸，钻杆1上一体成型有限位环13，转筒31内设置有环槽，当转筒31安装在钻杆1上时，限位环13转动安装在环槽中，在限位环13作用下，钻杆1和转筒31同轴心设置，翼板32为弧形板，翼板32的一端固定连接在钻杆1的周侧，另一端远离钻杆1，从翼板32与钻杆1相连接的一端到翼板32远离钻杆1的一端，翼板32远离钻杆1的侧面到钻杆1表面之间距离逐渐增大；如图4所示，转筒31的侧壁上开设有与土壤含水量传感器2数量相同的安装孔311，安装孔311和土壤含水量传感器2一一对应，土壤含水量传感器2滑动安装在转筒31上，当转筒31转动时，在翼板32作用下土壤含水量传感器2被顶出安装孔311，此时土壤含水量传感器2与泥土接触，并对土壤中的含水量进行测量。

如图2和图5所示，复位组件4的数量与土壤含水量传感器2的数量相同，每组复位组件4包括复位弹簧41和滑动座42，复位弹簧41为两个，两个复位弹簧41安装在滑动座42和转筒31之间，复位弹簧41的一端固定在安装孔311周侧，另一端固定在滑动座42上，土壤含水量传感器2安装在滑动座42上，且位于两个复位弹簧41、滑动座42和转筒31围成的空间内，滑动座42与翼板32始终抵接，在复位弹簧41作用下，滑动座42远离安装孔311，从而使得土壤含水量传感器2收纳在转筒31内。

当操作员转动转筒31时，此时滑动座42沿着翼板32的表面发生相对运动，在翼板32作用下，滑动座42被逐渐推向安装孔311，从而滑动座42推动土壤含水量传感器2并使土壤含水量传感器2的探针伸出安装孔311，当探针与泥土接触时，进而完成泥土含水量的测量；反向转动转筒31，此时滑动座42失去翼板32的推力，滑动座42在复位弹簧41作用下重新收纳于转筒31内，此时操作员可以将钻杆1从土壤中拔出，从而完成测量过程。在该测量过程中，不论是钻杆1插入或拔出土壤的过程中，土壤含水量传感器2都收纳于转筒31中，从而土壤含水量传感器2不易发生损坏。

如图2和图3所示，为了有效防止操作员转错方向，钻杆1上固定连接有均匀布设的两个限位杆11，转筒31的内壁均匀布设有两个挡块7，挡块7与限位杆11起到相互限位作用，当操作员转错方向时，限位杆11与挡块7相抵接，且限位杆11无法在继续转动。

如图2和图4所示，转筒31的外侧套设有护筒5，转筒31朝向护筒5的侧面上开设有沿转筒31轴向设置的滑槽312，护筒5朝向转筒31的侧面上开设有滑块52，滑块52滑动连接在滑槽312中，同时转筒31和护筒5通过滑块52和滑槽312实现限位；如图2和图4所示，护筒5远离钻杆1尖端的一侧一体成型有两个圆柱杆状的把手，两个把手均匀设置在护筒5的外侧面；护筒5的侧壁上开设有与土壤含水量传感器2数量相同的让位孔51，每个让位孔51开设在安装孔311的下方，当操作员拉动把手将护筒5沿着转筒31向上滑动，此时让位孔51和安装孔311一一对应，然后操作员转动护筒5，护筒5带动转筒31转动，滑动座42与翼板32之间发生相对运动，从而使得土壤含水量传感器2的探针穿过安装孔311和让位孔51，并与泥土接触。护筒5起到保护作用，使得土壤含水量传感器2封闭在转筒31内部，在钻杆1插入土壤过程中，泥土不易进入到该装置的内部。

钻杆1远离尖端的一端转动连接有转盘12，转盘12的周侧同样一体成型有两个均匀布设的把手，当操作员向上拉动护筒5时，首先用手握住转盘12上的把手，然后用手指拉动护筒5上的把手，该过程转盘12起到支点的作用，操作员用手向下压转盘12，从而使得钻杆1牢牢插入泥土中，同时手指向上拉动护筒5，护筒5与转筒31之间发生相对运动，让位孔51和安装孔311对齐。

如图1所示，转筒31与钻杆1之前设置有锁止件6，锁止件6包括安装座62、插杆61和限位弹簧63，安装座62为平板状，且安装座62位于钻杆1上靠近转盘12的一端， 插杆61垂直安装座62设置，且插杆61与安装座62之间滑动连接，插杆61的一端一体成型有圆盘，圆盘的直径大于插杆61的杆径尺寸，限位弹簧63套设在插杆61上，且限位弹簧63的一端抵接于安装座62，另一端抵接于插杆61上的圆盘，在限位弹簧63作用下，插杆61远离圆盘的一端始终抵接于转筒31的端面，转筒31的端面上开设有插槽313；当转动护筒5时，插杆61的端面沿着转筒31的端面滑动，然后插入到插槽313中，此时插杆61对转筒31实现了限位，土壤含水量传感器2始终保持伸出转筒31的状态，该过程中无需操作员人力操作，从而有利于减轻操作员的劳动强度，提高操作得便捷性。

一种插入式土壤含水量快速检测装置的操作方法：S1、将钻杆1竖直插入到土壤中；

S2、握住护筒5上的把手，并向上提拉，使得护筒5上的让位孔51和安装孔311对齐；

S3、转动护筒5，通过护筒5带动转筒31转动，使得翼板32推动滑动座42朝向安装孔311运动，使得土壤含水量传感器2的探针伸出让位孔51并与泥土接触，从而实现含水量的测量；

S4、回转护筒5，解除翼板32对滑动座42的推力，土壤含水量传感器2在复位弹簧41作用下收纳于转筒31中。

当含水量过低时，可以将泥土中喷洒一些水分，以提高回填土中的含水量；当含水量过高时，将湿的回填土挖出并与干土进行混合，然后重新进行回填。

本申请实施例一种插入式土壤含水量快速检测装置的实施原理为：首先操作员将钻杆1插入到土壤中，然后拉动护筒5，使得让位孔51和安装孔311对齐，此时转动护筒5，由于护筒5和转筒31之间通过滑块52和滑槽312限位，护筒5带动转筒31转动，此时滑动座42与翼板32之间发生相对运动，翼板32推动滑动座42向安装孔311运动，滑动座42带动土壤含水量传感器2伸出安装孔311和让位孔51，对泥土中的含水量进行测量；在转筒31转动过程中，插杆61会插入到插槽313中，此时插杆61对转筒31进行限位，从而使得土壤含水量传感器2始终保持伸出让位孔51的状态，当测量完毕，将插杆61拉出插槽313，并反向转动护筒5，同时滑动座42在复位弹簧41作用下带动土壤含水量传感器2重新收纳于转筒31中。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：包括钻杆（1）、土壤含水量传感器（2）、驱动机构；

所述土壤含水量传感器（2）为多个，多个所述土壤含水量传感器（2）沿所述钻杆（1）的杆身均匀布设，所述土壤含水量传感器（2）用于检测土壤中含水量；

所述驱动机构设于所述钻杆（1）上，用于驱动所述土壤含水量传感器（2）沿所述钻杆（1）径向作往复运动；

所述驱动机构包括驱动组件（3）和复位组件（4），所述驱动组件（3）用于驱动所述土壤含水量传感器（2）远离所述钻杆（1）中心运动，所述复位组件（4）用于驱动所述土壤含水量传感器（2）靠近所述钻杆（1）中心运动。

2.根据权利要求1所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述驱动组件（3）包括转筒（31）和翼板（32），所述转筒（31）转动套设在所述钻杆（1）上，所述转筒（31）的侧壁设置有用于安装所述土壤含水量传感器（2）的安装孔（311）；所述翼板（32）安装在所述钻杆（1）的侧面上，用于驱动所述土壤含水量传感器（2）伸出所述安装孔（311）。

3.根据权利要求2所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述复位组件（4）包括复位弹簧（41）和滑动座（42），所述滑动座（42）滑动安装在所述转筒（31）上，所述复位弹簧（41）安装在所述转筒（31）和所述滑动座（42）之间，在所述复位弹簧（41）作用下所述滑动座（42）与所述翼板（32）抵接，并缩回所述安装孔（311）中。

4.根据权利要求3所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述翼板（32）的一端连接在所述钻杆（1）上，另一端远离所述钻杆（1），从所述翼板（32）与所述钻杆（1）的相连端到所述翼板（32）的远离端，所述翼板（32）远离所述钻杆（1）的表面到所述钻杆（1）表面的距离逐渐变大。

5.根据权利要求2所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述转筒（31）外侧套设有护筒（5），所述护筒（5）与所述转筒（31）之间滑动连接，所述护筒（5）上开设有让位孔（51）。

6.根据权利要求5所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述护筒（5）的内壁上设置有滑块（52），所述转筒（31）的外壁上开设有滑槽（312），所述滑块（52）滑动连接于所述滑槽（312）中。

7.根据权利要求2所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述转筒（31）和所述钻杆（1）之间设置有锁止件（6），所述锁止件（6）用于锁止转动后的转筒（31）位置。

8.根据权利要求7所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述锁止件（6）包括插杆（61）、安装座（62）和限位弹簧（63），所述插杆（61）滑动安装于所述安装座（62）上，所述弹簧安装在所述插杆（61）和所述安装座（62）之间；所述转筒（31）的顶端开设有插槽（313），在所述限位弹簧（63）作用下，所述插杆（61）插接于所述插槽（313）中。

9.根据权利要求2所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置，其特征在于：所述护筒（5）的内壁上开设有挡块（7），所述钻杆（1）上设置有限位杆（11），在所述挡块（7）作用下，所述限位杆（11）单向转动。

10.使用如根据权利要求1所述的一种插入式土壤含水量快速检测装置的操作方法，其特征在于：具体步骤如下：S1、将钻杆（1）竖直钻入回填土壤中；

S2、驱动驱动组件（3）使得土壤含水量传感器（2）插入到土壤中进行测量；

S3、待测量完成后土壤含水量传感器（2）通过复位组件（4）收纳于钻杆（1）上。

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