CN117030324A - 一种土壤检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤检测领域，其公开了一种土壤检测装置，包括钻杆，钻杆的一端设置有外罩壳、另一端同轴设置有钻头，钻头的外圆面贯穿开设有安装缺口，安装缺口内铰接设置有刮板，刮板设置成在隐藏状态与伸出状态之间进行切换，钻杆内还设置有用输送带，其还公开了一种土壤检测装置的检测方法，取样时，是先对最低点处进行取样，然后对倒数第二处、倒数第三处……进行取样，由下至上的取样方式能够使上移过程平稳顺利，并且没有土壤进入钻头内，土壤取样更精确，通过伸出状态的刮板对土壤进行刮取，通过输送带实时将刮取下来的土壤朝上输送，故而可以实现精确定点取样，不同高度层的土壤样本之间不会发生混淆，取样精度更高。

Description

一种土壤检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及土壤检测领域，具体涉及土壤取样领域。

背景技术

土壤质量是土壤在生态系统界面内维持生产，保障环境质量，促进动物和人类健康行为的能力，土壤环境监测是指通过对影响土壤环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量及其变化趋势，以便于及时根据监测结果作出相应的措施。土壤检测前需要对土壤进行取样，然后进行分析检测。

现有技术一般是利用土壤取样工具，插入至地面内，将土壤内的部分土进入至取样工具内，后将取样工具内的土壤取出后进行检测并分析，然而现有的土壤取样工具，大都需人工将土壤从检测工具内取出，且操作繁琐，效率较低，并且取样管从土壤内拔出时，取样管内的土壤样本与地下土壤相连接，在取出取样管时容易使土样从取样管内落出，取样可靠性差，需要再次进行取样，效率较低。

基于上述，本发明提出了一种土壤检测装置及其检测方法。

发明内容

为解决上述背景中提到的问题，本发明提供了一种土壤检测装置及其检测方法。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。

一种土壤检测装置，包括钻杆，钻杆竖直设置在外设结构上，钻杆能够发生旋转并同时发生升降，钻杆的一端设置有外罩壳、另一端同轴设置有钻头，钻头的外圆面贯穿开设有安装缺口，安装缺口内铰接设置有刮板且铰接处形成的铰接轴平行于钻杆的轴心线，刮板为弧板形状，刮板设置成在隐藏状态与伸出状态之间进行切换，处于隐藏状态时，刮板位于安装缺口内，使钻头的外圆面呈一个完整的外圆面形状，处于伸出状态时，刮板从安装缺口内伸出；

钻杆内还设置有用于牵引土壤朝上移动输出的输送带。

作为本发明进一步的改进与优化。

外罩壳内设置有内支架，内支架的底部设置有安装区，安装区由矩形区域与弧形区域组成，安装区的一侧还延伸有排料管，排料管呈倾斜布置，排料管与钻杆轴心线之间的距离沿钻杆轴向并由钻头指向外罩壳的方向递减；

钻杆与钻头均呈外圆内方的圆柱形状，钻杆内腔的上开口与矩形区域连通，弧形区域呈半圆柱形状。

作为本发明进一步的改进与优化。

输送带的输送方向平行于钻杆的轴心线，输送带的外表面垂直延伸有承托板，承托板沿输送带的延伸方向阵列设置有若干组，承托板的自由端端面与钻杆的内腔腔壁或钻头的内腔腔壁或安装区的内腔腔壁贴合。

作为本发明进一步的改进与优化。

刮板沿钻头的外圆面阵列设置有两组。

作为本发明进一步的改进与优化。

输送带并列设置有两组，两组输送带相互贴合，内支架上设置有电机，电机与两组输送带伸出安装区的输入端之间通过动力传递件实现动力连接。

作为本发明进一步的改进与优化。

动力传递件包括安装在内支架上的中间轴，中间轴设置有两组且两组中间轴呈同轴布置，两组中间轴相向的一端各自设置有一个从动锥齿轮、相背的一端与对应输送带的输入端之间通过带传动实现动力连接，电机的输出端设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮位于两个从动锥齿轮之间，并和两个从动锥齿轮啮合。

作为本发明进一步的改进与优化。

钻杆内设置有用于驱使刮板发生状态切换的驱动组件；

驱动组件包括设置在内支架上且与钻杆同轴的内齿圈，内齿圈的外圆面延伸有手柄，手柄的自由端伸出外罩壳，且外罩壳上设置有用于避让手柄的避让孔；

钻杆内设置有传递轴，传递轴平行于钻杆的轴心线，传递轴的一端与内支架连接、另一端与钻头连接，传递轴的外部设置有与内齿圈啮合的上齿轮；

钻头内同轴安装有外齿圈，传递轴的外部设置有与外齿圈啮合的下齿轮a，铰接轴的外部设置有与外齿圈啮合的下齿轮b。

作为本发明进一步的改进与优化。

安装区背离排料管的一侧贯穿设置有导向口；

导向口滑动安装有推料体，推料体沿滑动方向的端面贯穿设置有插槽，插槽沿钻杆的轴向阵列设置有多个；

内支架上设置有用于驱使推料体发生移动的电动伸缩杆。

一种土壤检测装置的检测方法：

步骤一：将钻杆与钻头插入至地下预设距离处，预设距离指的是取样最低点；

步骤二：拨动手柄使内齿圈发生旋转，内齿圈旋转驱使上齿轮与传递轴旋转，传递轴旋转通过下齿轮a驱使外齿圈旋转，外齿圈旋转驱使下齿轮b旋转，进而驱使铰接轴旋转，使刮板伸出，刮板伸出时，铰接轴的旋向命名为旋向a；

与此同时，钻杆发生旋转且旋向方向为命名为旋向b，旋向b与旋向a相反，钻杆旋转带着刮板一起旋转，在土壤的阻力下，即可使刮板完整伸出，使刮板切换为伸出状态；

然后，钻杆继续带着刮板旋转，刮板会对土壤进行刮取，刮下来的土壤通过安装缺口进入钻头内，并掉落至承托板上；

步骤三：输送带牵引土壤移动至安装区内且承托板与插槽平齐时，输送带暂停移动，电动伸缩杆运行驱使推料体朝向安装区内移动，通过插槽避让承托板，通过推料体抵推承托板上的土壤移动，土壤最终并抵推至排料管内，通过排料管朝向输出，然后，电动伸缩杆反向运行驱使推料体复位，推料体的端面对导向口进行封堵，然后，输送带继续移动，如此重复，将土壤抵推出去，实现对最低点处的土壤取样；

步骤四：钻杆反向旋转，即切换为旋向a的旋转，在土壤阻力下，使刮板缩回安装缺口内，刮板缩回会反馈会手柄，工作人员可通过对手柄的观察，确认刮板是否缩回安装缺口内，如果未缩回，则通过手柄辅助刮板缩回；

步骤五：钻杆上移至倒数第二处取样点；

步骤六：重复步骤一至步骤三，实现对倒数第二处取样点的土壤取样；

步骤七：重复步骤四-步骤六，实现对倒数第三处取样点的土壤取样；

如此往复，直至所有取样点均完成取样。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明中，取样时，是先对最低点处进行取样，然后对倒数第二处、倒数第三处……进行取样，这种由下至上的取样方式的好处在于，配合刮板切换为隐藏状态，使钻头的外圆面视为一个完整的圆柱外圆面，故而上移过程平稳顺利，并且没有土壤进入钻头内，土壤取样更精确，取样完成时，整个结构即从地下抽回，取样效率更高；

本发明中，通过伸出状态的刮板对土壤进行刮取，通过输送带实时将刮取下来的土壤朝上输送，故而可以实现精确定点取样，不同高度层的土壤样本之间不会发生混淆，取样精度更高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明的局部示意图；

图4为内支架、输送带以及推料构件的示意图；

图5为内支架与钻杆的示意图；

图6为输送带、推料构件以及手柄的示意图一；

图7为输送带、推料构件以及手柄的示意图二；

图8为钻头、刮板以及输送带的示意图；

图9为钻头与刮板的示意图；

图10为刮板以及驱动组件的局部示意图。

附图中的标号为：

100、钻杆；

200、钻头；201、安装缺口；202、弧面a；203、弧面b；

300、刮板；301、手柄；302、内齿圈；303、上齿轮；304、传递轴；305、下齿轮a；306、外齿圈；307、下齿轮b；

400、外罩壳；401、内支架；402、排料管；403、安装区；

500、输送带；501、电机；502、动力传递件；

600、推料构件；601、电动伸缩杆；602、推料体；603、插槽。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1-图10所示，一种土壤检测装置，包括钻杆100，钻杆100设置在外设结构上，例如拖拉机，钻杆100呈竖直布置，并可拆卸式安装在拖拉机上，拖拉机上设置有用于驱使钻杆100旋转的电机以及用于驱使钻杆100上下移动的液压杆，前者与钻杆100之间设置有动力连接件a，动力连接件a的从动件通过花键方式与钻杆100连接，故而钻杆100移动时，前者仍然朝钻杆100输出动力，使钻杆100发生旋转，后者除了液压杆技术外，还可以为现有直线丝杆驱动技术手段，通过驱使钻杆100一边旋转、一边下移，将钻杆100插入土壤内，通过驱使钻杆100一边旋转、一般上移，将钻杆100抽回。

钻杆100的一端设置有外罩壳400、另一端同轴设置有钻头200，具体的：

如图4与图5所示，外罩壳400内设置有内支架401，内支架401的底部设置有安装区403，安装区403由矩形区域与弧形区域组成。

钻杆100与钻头200均呈外圆内方的圆柱形状，钻杆100内腔的上开口与矩形区域连通，弧形区域呈半圆柱形状。

安装区403的一侧还延伸有排料管402，排料管402呈倾斜布置，其与钻杆100轴心线之间的距离沿钻杆100轴向并由钻头200指向外罩壳400的方向递减。

如图9所示，钻头200的外圆面贯穿开设有安装缺口201，安装缺口201内铰接设置有刮板300且铰接处形成的铰接轴平行于钻杆100的轴心线，刮板300为弧板形状。

刮板300设置成在隐藏状态与伸出状态之间进行切换，处于隐藏状态时，刮板300位于安装缺口201内，使钻头200的外圆面呈一个完整的外圆面形状，处于伸出状态时，刮板300从安装缺口201内伸出，具体的，如图9所示，安装缺口201沿钻头200圆周方向的两侧壁中，一侧壁设置成为与铰接轴同轴等径的弧面a202且铰接轴设置在弧面a202处，另一侧壁同样设置成弧面b203，用于对隐藏状态下的刮板300的自由端进行支撑，如此，使刮板300呈隐藏状态时，钻头200的外圆面呈现一个完整的外圆面形状。

为了旋转平衡，刮板300沿钻头200的外圆面阵列设置有两组。

如图6与图10所示，钻杆100内设置有用于驱使刮板300发生状态切换的驱动组件，具体的：

驱动组件包括设置在内支架401上且与钻杆100同轴的内齿圈302，内齿圈302的外圆面延伸有手柄301，手柄301的自由端伸出外罩壳400，且外罩壳400上设置有用于避让手柄301的避让孔，拨动手柄301，即可使内齿圈302发生旋转。

钻杆100内设置有传递轴304，传递轴304平行于钻杆100的轴心线，传递轴304的一端与内支架401连接、另一端与钻头200连接，传递轴304的外部设置有与内齿圈302啮合的上齿轮303。

钻头200内同轴安装有外齿圈306，传递轴304的外部设置有与外齿圈306啮合的下齿轮a305，铰接轴的外部设置有与外齿圈306啮合的下齿轮b307；内齿圈302旋转驱使上齿轮303与传递轴304旋转，传递轴304旋转通过下齿轮a305驱使外齿圈306旋转，外齿圈306旋转驱使下齿轮b307旋转，进而驱使铰接轴旋转，使刮板300的状态发生改变。

如图4、图6及图8所示，钻杆100内设置有输送带500，输送带500的输送方向平行于钻杆100的轴心线，输送带500的外表面垂直延伸有承托板，承托板沿输送带500的延伸方向阵列设置有若干组，承托板的自由端端面与钻杆100的内腔腔壁或钻头200的内腔腔壁或安装区403的内腔腔壁贴合；当刮板300切换为伸出状态时，钻杆100旋转通过刮板300对土壤进行刮取，刮下来的土壤被刮板300引导，通过安装缺口201进入钻头200内部，并掉落至承托板上，与此同时，输送带500运行牵引承托板一起移动，将刮下来的土壤朝上输送，并通过推料构件600推送至排料管402内，即取样的土壤经排料管402朝外输出。

进一步的，如图8所示，由于刮板300是阵列设置有两组的，故而取样时，土壤有两个途径，即分别通过两个安装缺口201进入钻头200内，并掉落至承托板上，而为了输送带500上的承托板与钻杆100或钻头200的内腔腔壁贴合，故而两组刮板300只能分别位于输送带500的两侧，做不到位于输送带500的同一侧，这就导致了通过安装缺口201进入钻头200内的土壤，一份直接被输送带500与承托板牵引朝上移动输出，另一份被输送带500与承托板牵引朝下移动、然后拐弯再朝上移动输出，拐弯指的是输送带500在最低点处的移动，拐弯会使另一份土壤朝下掉落，最终另一份土壤中，部分被后面的承托板刮取带上去，另一部分则堆积在钻头200的底部，一方面，该部分土壤无法被清走，另一方面，会有部分混在后续的土壤取样中，造成取样结果不准确，因此，为了解决该问题：

如图6与图8所示，输送带500并列设置有两组，两组输送带500相互贴合，内支架401上设置有电机501，电机501与两组输送带500伸出安装区403的输入端之间通过动力传递件502实现动力连接，具体的，动力传递件502包括安装在内支架401上的中间轴，中间轴设置有两组且两组中间轴呈同轴布置，两组中间轴相向的一端各自设置有一个从动锥齿轮、相背的一端与对应输送带500的输入端之间通过带传动实现动力连接，电机501的输出端设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮位于两个从动锥齿轮之间，并和两个从动锥齿轮啮合。

电机501运行通过动力传递件502驱使输送带500移动，由于锥齿轮结构的存在，故而两组输送带500的移动方向是相反的；

两组刮板300刮下来的土壤分别掉落至两组输送带500的承托板上，由于两组刮板300位于输送带500的两侧且两组输送带500的移动方向相反，故而两组刮板300刮下来的土壤均被对应的输送带500牵引朝上移动，不会发生上述的“拐弯”现象。

如图4、图5及图7所示，安装区403背离排料管402的一侧贯穿设置有导向口。

推料构件600包括滑动安装在导向口内的推料体602，推料体602沿滑动方向的端面贯穿设置有插槽603，插槽603沿钻杆100的轴向阵列设置有多个。

内支架401上设置有用于驱使推料体602发生移动的电动伸缩杆601。

在输送带500牵引土壤移动至安装区403内且承托板与插槽603平齐时，输送带500暂停移动，电动伸缩杆601运行驱使推料体602朝向安装区403内移动，通过插槽603避让承托板，通过推料体602抵推承托板上的土壤移动，土壤最终并抵推至排料管402内，通过排料管402朝向输出，然后，电动伸缩杆601反向运行驱使推料体602复位，推料体602的端面对导向口进行封堵，然后，输送带500继续移动，如此重复，将土壤抵推出去。

本发明的工作过程：

步骤一：将钻杆100与钻头200插入至地下预设距离处，土壤取样一般需要对不同高度层的土壤进行取样，预设距离指的是最低点；

步骤二：拨动手柄301使内齿圈302发生旋转，内齿圈302旋转驱使上齿轮303与传递轴304旋转，传递轴304旋转通过下齿轮a305驱使外齿圈306旋转，外齿圈306旋转驱使下齿轮b307旋转，进而驱使铰接轴旋转，使刮板300伸出些许，由于只是需要刮板300伸出些许，故而稍加用力拨动手柄301即可实现，将刮板300伸出时，铰接轴的旋向命名为旋向a；

然后，钻杆100发生旋转，旋向方向为命名为旋向b，旋向b与旋向a相反，故而在刮板300伸出些许的前提下，钻杆100旋转带着刮板300一起旋转，在土壤的阻力下，即可使刮板300完整伸出，使刮板300切换为伸出状态；

然后，钻杆100继续带着刮板300旋转，刮板300会对土壤进行刮取，刮下来的土壤通过安装缺口201进入钻头200内，并掉落至承托板上；

步骤三：输送带500牵引土壤移动至安装区403内且承托板与插槽603平齐时，输送带500暂停移动，电动伸缩杆601运行驱使推料体602朝向安装区403内移动，通过插槽603避让承托板，通过推料体602抵推承托板上的土壤移动，土壤最终并抵推至排料管402内，通过排料管402朝向输出，然后，电动伸缩杆601反向运行驱使推料体602复位，推料体602的端面对导向口进行封堵，然后，输送带500继续移动，如此重复，将土壤抵推出去，实现对最低点处的土壤取样；

步骤四：钻杆100反向旋转，即切换为旋向a的旋转，在土壤阻力下，使刮板300缩回安装缺口201内，需要注意的是，刮板300缩回会反馈会手柄301，工作人员可通过对手柄301的观察，确认刮板300是否缩回安装缺口201内，如果未缩回，则通过手柄301辅助刮板300缩回，除此之外，也可以直接通过手柄301使刮板300缩回，切换为隐藏状态；

步骤五：钻杆100上移至倒数第二处取样点，由于刮板300处于隐藏状态，安装缺口201被封堵，钻头200的外圆面视为一个完整的圆柱外圆面，故而上移过程平稳顺利，并且没有土壤进入钻头200内，土壤取样更精确；

步骤六：重复步骤一至步骤三，实现对倒数第二处取样点的土壤取样；

步骤七：重复步骤四-步骤六，实现对倒数第三处取样点的土壤取样；

如此往复，直至所有取样点均完成取样。

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示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，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介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种土壤检测装置，包括钻杆，其特征在于：钻杆竖直设置在外设结构上，钻杆能够发生旋转并同时发生升降，钻杆的一端设置有外罩壳、另一端同轴设置有钻头，钻头的外圆面贯穿开设有安装缺口，安装缺口内铰接设置有刮板且铰接处形成的铰接轴平行于钻杆的轴心线，刮板为弧板形状，刮板设置成在隐藏状态与伸出状态之间进行切换，处于隐藏状态时，刮板位于安装缺口内，使钻头的外圆面呈一个完整的外圆面形状，处于伸出状态时，刮板从安装缺口内伸出；

钻杆内还设置有用于牵引土壤朝上移动输出的输送带。

2.根据权利要求1所述的一种土壤检测装置，其特征在于：外罩壳内设置有内支架，内支架的底部设置有安装区，安装区由矩形区域与弧形区域组成，安装区的一侧还延伸有排料管，排料管呈倾斜布置，排料管与钻杆轴心线之间的距离沿钻杆轴向并由钻头指向外罩壳的方向递减；

钻杆与钻头均呈外圆内方的圆柱形状，钻杆内腔的上开口与矩形区域连通，弧形区域呈半圆柱形状。

3.根据权利要求2所述的一种土壤检测装置，其特征在于：输送带的输送方向平行于钻杆的轴心线，输送带的外表面垂直延伸有承托板，承托板沿输送带的延伸方向阵列设置有若干组，承托板的自由端端面与钻杆的内腔腔壁或钻头的内腔腔壁或安装区的内腔腔壁贴合。

4.根据权利要求3所述的一种土壤检测装置，其特征在于：刮板沿钻头的外圆面阵列设置有两组。

5.根据权利要求4所述的一种土壤检测装置，其特征在于：输送带并列设置有两组，两组输送带相互贴合，内支架上设置有电机，电机与两组输送带伸出安装区的输入端之间通过动力传递件实现动力连接。

6.根据权利要求5所述的一种土壤检测装置，其特征在于：动力传递件包括安装在内支架上的中间轴，中间轴设置有两组且两组中间轴呈同轴布置，两组中间轴相向的一端各自设置有一个从动锥齿轮、相背的一端与对应输送带的输入端之间通过带传动实现动力连接，电机的输出端设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮位于两个从动锥齿轮之间，并和两个从动锥齿轮啮合。

7.根据权利要求1或6所述的一种土壤检测装置，其特征在于：钻杆内设置有用于驱使刮板发生状态切换的驱动组件；

驱动组件包括设置在内支架上且与钻杆同轴的内齿圈，内齿圈的外圆面延伸有手柄，手柄的自由端伸出外罩壳，且外罩壳上设置有用于避让手柄的避让孔；

钻杆内设置有传递轴，传递轴平行于钻杆的轴心线，传递轴的一端与内支架连接、另一端与钻头连接，传递轴的外部设置有与内齿圈啮合的上齿轮；

钻头内同轴安装有外齿圈，传递轴的外部设置有与外齿圈啮合的下齿轮a，铰接轴的外部设置有与外齿圈啮合的下齿轮b。

8.根据权利要求7所述的一种土壤检测装置，其特征在于：安装区背离排料管的一侧贯穿设置有导向口；

导向口滑动安装有推料体，推料体沿滑动方向的端面贯穿设置有插槽，插槽沿钻杆的轴向阵列设置有多个；

内支架上设置有用于驱使推料体发生移动的电动伸缩杆。

9.如权利要求8所述的一种土壤检测装置的检测方法，其特征在于：其包括如下步骤：

步骤一：将钻杆与钻头插入至地下预设距离处，预设距离指的是取样最低点；

步骤二：拨动手柄使内齿圈发生旋转，内齿圈旋转驱使上齿轮与传递轴旋转，传递轴旋转通过下齿轮a驱使外齿圈旋转，外齿圈旋转驱使下齿轮b旋转，进而驱使铰接轴旋转，使刮板伸出，刮板伸出时，铰接轴的旋向命名为旋向a；

与此同时，钻杆发生旋转且旋向方向为命名为旋向b，旋向b与旋向a相反，钻杆旋转带着刮板一起旋转，在土壤的阻力下，即可使刮板完整伸出，使刮板切换为伸出状态；

然后，钻杆继续带着刮板旋转，刮板会对土壤进行刮取，刮下来的土壤通过安装缺口进入钻头内，并掉落至承托板上；

步骤三：输送带牵引土壤移动至安装区内且承托板与插槽平齐时，输送带暂停移动，电动伸缩杆运行驱使推料体朝向安装区内移动，通过插槽避让承托板，通过推料体抵推承托板上的土壤移动，土壤最终并抵推至排料管内，通过排料管朝向输出，然后，电动伸缩杆反向运行驱使推料体复位，推料体的端面对导向口进行封堵，然后，输送带继续移动，如此重复，将土壤抵推出去，实现对最低点处的土壤取样；

步骤四：钻杆反向旋转，即切换为旋向a的旋转，在土壤阻力下，使刮板缩回安装缺口内，刮板缩回会反馈会手柄，工作人员可通过对手柄的观察，确认刮板是否缩回安装缺口内，如果未缩回，则通过手柄辅助刮板缩回；

步骤五：钻杆上移至倒数第二处取样点；

步骤六：重复步骤一至步骤三，实现对倒数第二处取样点的土壤取样；

步骤七：重复步骤四-步骤六，实现对倒数第三处取样点的土壤取样；

如此往复，直至所有取样点均完成取样。