CN117969320B - 一种林业土壤硬度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种林业土壤硬度检测装置及检测方法，属于土壤硬度检测领域。一种林业土壤硬度检测装置，包括：把手，还包括：控制器，固定在所述把手上；滑杆，固定在所述控制器上；稳压筒，滑动在所述滑杆上；活塞板，固定在所述滑杆靠近稳压筒的一端，且所述活塞板与稳压筒密封滑动连接；本发明有效地对工作人员施加的具有加速度的压力进行缓冲，防止瞬间加速度的力施加到压力传感器上造成压力传感器的数值升高而导致的检测误差，并且对压力传感器施加匀速增加且稳定的压力，进而有效地提高了对土壤硬度检测的准确度。

Description

一种林业土壤硬度检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及土壤硬度检测技术领域，尤其涉及一种林业土壤硬度检测装置及检测方法。

背景技术

土壤硬度又称土壤紧实度，指土粒排列的紧实程度，又称土壤穿透阻力，即土壤抗楔入的阻力，一般用金属柱塞或探针压入土壤时的阻力表示，土壤对柱塞压入的阻力由土壤抗剪力、压缩力和摩擦力等构成，是土壤强度的一个合成指标，紧实的土壤可阻止水分的入渗，降低化肥的利用率，影响植物以及林木的根系生长，土壤硬度数据的检测是尤为重要的。

目前的土壤硬度检测装置采用把手、压力传感器以及探针组成，通过人工下压把手使探针插入到土壤内，土壤硬度的反作用力作用在压力传感器上，此时记录压力传感器的峰值获取土壤的硬度数据，但人为下压把手，当对较硬的土壤进行检测时，需要用力下压，此时，有可能对把手施加具有一定加速度的压力，其对压力传感器上侧施加的压力无法做到均匀施压，压力传感器数值有可能会瞬间上升一定数值，从而有可能影响对土壤硬度检测的准确度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种林业土壤硬度检测装置及检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种林业土壤硬度检测装置，包括：把手，还包括：控制器，固定在所述把手上；滑杆，固定在所述控制器上；稳压筒，滑动在所述滑杆上；活塞板，固定在所述滑杆靠近稳压筒的一端，且所述活塞板与稳压筒密封滑动连接；压力传感器，固定在所述稳压筒的底部；探针，固定在所述压力传感器上；储水桶；排水管，设置在所述稳压筒靠近压力传感器的一侧，且所述排水管远离稳压筒的一端与储水桶相连通；泵机；第一连接管，设置在所述泵机与稳压筒之间；第二连接管，设置在所述泵机与储水桶之间；电子泄压阀，设置在所述排水管内；电磁阀，设置在所述排水管内；固定柱，对称固定在所述稳压筒的底部。

为了防止电子泄压阀阀值上升过快，进一步地，所述稳压筒的上侧固定连接有第一导电块，所述滑杆上固定连接有与第一导电块匹配的第一控制块，且所述第一控制块的下侧与活塞板之间设置有第一间隙，所述活塞板上对称固定连接有定位杆，且所述定位杆与稳压筒密封滑动连接。

为了便于提醒工作人员，进一步地，所述稳压筒的上侧设置有第二导电块，所述滑杆上固定连接有与第二导电块匹配的第二控制块，且所述控制器内设置有警报器。

优选地，所述滑杆上固定连接有与第二导电块匹配的第三控制块。

为了防止滑杆下降过快影响压力传感器测量土壤硬度的准确度，进一步地，所述储水桶内固定连接有固定杆，所述固定杆上扭簧连接有转动环，所述转动环上固定连接有与排水管匹配的受击板，所述固定杆上固定连接有密封桶，且所述转动环的一端与密封桶密封转动连接，所述密封桶内固定连接有第一导电片和第二导电片，所述转动环上固定连接有贴合导电片，所述第一导电片和第二导电片均与贴合导电片相匹配。

为了便于提高对土壤硬度检测的效率，优选地，所述密封桶内固定连接有与贴合导电片匹配的第三导电片。

为了便于对转动环限位，进一步地，所述转动环远离密封桶的一端固定连接有第一限位块，所述固定杆上对称固定连接有与第一限位块匹配的第二限位块。

为了便于对稳压筒的下压力缓冲，进一步地，所述稳压筒的底部螺纹连接有螺纹环，所述螺纹环上呈圆周固定连接有多个连接板，所述连接板的下端固定连接有连接环，所述探针的下端设置有贴合环，所述贴合环与连接环之间呈圆周固定连接有多个弧形片，所述弧形片上设置有折弯部。

为了便于判断探针插入土壤的深度，进一步地，所述贴合环上固定连接有第一导电环，所述连接环上固定连接有与第一导电环匹配的第二导电环。

一种林业土壤硬度检测方法，主要包括以下步骤：

步骤一、将待测量区域土壤的上表面整平，手持把手，将探针竖直插入到土壤一小段距离进行定位；

步骤二、开启泵机和电磁阀，并且通过控制器控制电子泄压阀的阀值匀速上升；

步骤三、下压把手，使滑杆向稳压筒内滑动一段距离，并保持滑杆的下端始终位于稳压筒内；

步骤四、下压力度大于此时电子泄压阀的阀值时，稳压筒内的部分水通过排水管排出，随工作人员施加的加速度压力缓冲减压，对压力传感器施加稳定的压力，控制器实时获取压力和压力传感器的压力数据；

步骤五、当探针插入到指定深度后，控制器控制电子泄压阀的阀值调节到最低，并且控制器停止接收压力传感器的压力数据；

步骤六、向外拔出探针，此时控制器内记录的压力传感器的峰值为土壤的硬度。

与现有技术相比，本发明提供了一种林业土壤硬度检测装置，具备以下有益效果：

1、该林业土壤硬度检测装置，通过控制器控制电子泄压阀的阀值匀速上升，若工作人员施加的压力大于电子泄压阀的阀值或者具有加速度的压力时，稳压筒内的部分水在压力的作用下通过电子泄压阀从排水管排出到储水桶内，此时稳压筒内的水通过排水管排出，从而可以有效地对工作人员施加的具有加速度的压力进行缓冲，防止瞬间加速度的力施加到压力传感器上造成压力传感器的数值升高而导致的检测误差，可以对压力传感器施加匀速增加且稳定的压力，进而有效地提高了对土壤硬度检测的准确度。

2、该林业土壤硬度检测装置，通过滑杆先向稳压筒内滑动一段距离，当第一导电块与第一控制块接触后，控制器接收到第一导电块与第一控制块所在电路的电流信号，此时，控制器控制电子泄压阀的阀值匀速增大，从而有效地防止电子泄压阀阀值过大影响实际测量结果的准确度。

3、该林业土壤硬度检测装置，工作人员瞬间下压的力度过大时，滑杆向稳压筒内滑动，第二导电块与第三控制块接触，警报器发出停止测量警报，此时需要重新选取测量点重新测量，进而有效地防止此次检测结果影响最终求平均值后的检测结果。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明有效地对工作人员施加的具有加速度的压力进行缓冲，防止瞬间加速度的力施加到压力传感器上造成压力传感器的数值升高而导致的检测误差，并且对压力传感器施加匀速增加且稳定的压力，进而有效地提高了对土壤硬度检测的准确度。

附图说明

图1为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置中探针、稳压筒、滑杆和把手的结构示意图；

图3为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置的展开结构示意图；

图4为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置的剖面示意图；

图5为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置的图4中A处的放大示意图；

图6为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置中稳压筒和滑杆的结构示意图；

图7为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置中稳压筒与滑杆的剖面示意图；

图8为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置中储水桶的剖面示意图；

图9为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置中固定杆、转动环、受击板以及密封桶的展开结构示意图；

图10为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置的图9中B处的放大示意图

图11为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置的图9中C处的放大示意图

图12为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置中弧形片的结构示意图

图13为本发明提出的一种林业土壤硬度检测装置中滑杆的剖面示意图。

图中：1、把手；101、控制器；102、探针；2、稳压筒；201、滑杆；202、活塞板；203、定位杆；204、第一导电块；205、第一控制块；206、第二导电块；207、第二控制块；208、第三控制块；209、固定柱；210、压力传感器；3、储水桶；301、第一连接管；302、泵机；303、第二连接管；304、排水管；305、电子泄压阀；306、电磁阀；4、固定杆；401、转动环；402、受击板；403、密封桶；404、第一导电片；405、第二导电片；406、第三导电片；407、贴合导电片；408、第一限位块；409、第二限位块；5、螺纹环；501、连接板；502、连接环；503、贴合环；504、弧形片；505、折弯部；506、第一导电环；507、第二导电环。

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。

实施例1：参照图1-图13，一种林业土壤硬度检测装置，包括：把手1，还包括：控制器101，固定在把手1上；滑杆201，固定在控制器101上；稳压筒2，滑动在滑杆201上；活塞板202，固定在滑杆201靠近稳压筒2的一端，且活塞板202与稳压筒2密封滑动连接；压力传感器210，固定在稳压筒2的底部；探针102，固定在压力传感器210上；储水桶3；排水管304，设置在稳压筒2靠近压力传感器210的一侧，且排水管304远离稳压筒2的一端与储水桶3相连通；泵机302；第一连接管301，设置在泵机302与稳压筒2之间；第二连接管303，设置在泵机302与储水桶3之间；电子泄压阀305，设置在排水管304内；电磁阀306，设置在排水管304内；固定柱209，对称固定在稳压筒2的底部。

在对土壤的硬度进行检测时，选取测量区域，然后对测量区域土壤的上表面进行清理整平，手持把手1，将探针102竖直插入到土壤一小段距离进行定位。

开启泵机302和电磁阀306，并通过控制器101控制电子泄压阀305的阀值匀速上升，此时下压把手1，把手1带动滑杆201向下移动，若工作人员施加的压力大于电子泄压阀305的阀值，滑杆201向稳压筒2内滑动，稳压筒2内的部分水在压力的作用下通过电子泄压阀305从排水管304排出到储水桶3内，工作人员实时观察滑杆201滑入稳压筒2深度，尽量保持滑杆201的中段始终位于稳压筒2内，当工作人员给出具有加速度的压力时，此时稳压筒2内的水通过排水管304排出，从而可以有效地对工作人员施加的具有加速度的压力进行缓冲，防止瞬间加速度的力施加到压力传感器210上造成压力传感器210的数值升高而导致的检测误差，可以对压力传感器210施加匀速增加且稳定的压力，进而有效地提高了对土壤硬度检测的准确度。

在探针102下压过程中，控制器101实时获取压力传感器210的压力值，当探针102插入土壤指定深度后，通过控制器101控制电子泄压阀305的阀值调节到最低，并且控制器101停止记录获取压力传感器210的压力值，此时控制器101获取的压力传感器210的峰值为土壤的硬度值。

检测结束后，向上拔出探针102，并对测量区域进行多点位测量，取多次测量结果的平均值。

实施例2：参照图1-图13，一种林业土壤硬度检测装置，与实施例1基本相同，进一步地是，稳压筒2的上侧固定连接有第一导电块204，滑杆201上固定连接有与第一导电块204匹配的第一控制块205，且第一控制块205的下侧与活塞板202之间设置有第一间隙，活塞板202上对称固定连接有定位杆203，且定位杆203与稳压筒2密封滑动连接。

稳压筒2的上侧设置有第二导电块206，滑杆201上固定连接有与第二导电块206匹配的第二控制块207，且控制器101内设置有警报器。

滑杆201上固定连接有与第二导电块206匹配的第三控制块208。

第二控制块207与第一控制块205之间的共同区域为第一控制块205长度的四分之一。

当下压把手1时，滑杆201先向稳压筒2内滑动一段距离，当第一导电块204与第一控制块205接触后，控制器101接收到第一导电块204与第一控制块205所在电路的电流信号，此时，控制器101控制电子泄压阀305的阀值匀速增大，从而有效地防止电子泄压阀305阀值过大影响实际测量结果的准确度。

其中，当滑杆201向稳压筒2内滑动过程中，第一导电块204先与第一控制块205接触，随之滑杆201继续向下滑动，滑杆201带动第二控制块207向下滑动与第二导电块206接触，控制器101接收到第二导电块206与第二控制块207所在电路的电流信号后，控制器101控制警报器发出警报提醒，提醒工作人员停止向下压动把手1，并保持此位置抵住把手1，随着电子泄压阀305的继续增大，匀速向稳压筒2内输送的水驱动稳压筒2向下滑动，从而可以稳定的对压力传感器210施加压力，进而有效地提高了对土壤硬度检测的精度。

当工作人员瞬间下压的力度过大时，滑杆201向稳压筒2内滑动，第二导电块206与第三控制块208接触，警报器发出停止测量警报，此时需要重新选取测量点重新测量，进而有效地防止此次检测结果影响最终求平均值后的检测结果。

实施例3：参照图1-图13，一种林业土壤硬度检测装置，与实施例1基本相同，更进一步地是，储水桶3内固定连接有固定杆4，固定杆4上扭簧连接有转动环401，转动环401上固定连接有与排水管304匹配的受击板402，固定杆4上固定连接有密封桶403，且转动环401的一端与密封桶403密封转动连接，密封桶403内固定连接有第一导电片404和第二导电片405，转动环401上固定连接有贴合导电片407，第一导电片404和第二导电片405均与贴合导电片407相匹配。

密封桶403内固定连接有与贴合导电片407匹配的第三导电片406。

转动环401远离密封桶403的一端固定连接有第一限位块408，固定杆4上对称固定连接有与第一限位块408匹配的第二限位块409。

当工作人员向下快速施压时，稳压筒2内的水快速通过排水管304内排出，排水管304排出的水冲击受击板402，受击板402受到水的冲击力向远离排水管304的方向转动，此时，贴合导电片407与第一导电片404接触，控制器101接收到贴合导电片407与第一导电片404所在的电路电流信号，控制器101控制电子泄压阀305快速下降到最低阀值，并且控制器101记录下降前的电子泄压阀305阀值，从而便于稳压筒2内的水快速排出，防止滑杆201向下的冲击力作用到压力传感器210上，工作人员下压把手1后停止，此时排水管304内的排出的水流速度回归正常，受击板402复位到贴合导电片407与第二导电片405接触，此时控制器101控制电子泄压阀305阀值恢复至下降前阀值并匀速增加，此时，稳压筒2逐渐向下移动压动探针102向土壤内插入，从而可以对压力传感器210施加均匀的向下压力，进而有效地提高了对土壤硬度检测结果的准确度。

在稳压筒2向下滑动时，排水管304内排出的水小于设定值，此时受击板402在扭簧的作用下复位至贴合导电片407与第三导电片406接触，控制器101接收到信号后控制电子泄压阀305阀值快速上升，并且保持匀速上升，进而有效地提高了对土壤硬度检测的效率。

实施例4：参照图1-图13，一种林业土壤硬度检测装置，与实施例1基本相同，再进一步地是，稳压筒2的底部螺纹连接有螺纹环5，螺纹环5上呈圆周固定连接有多个连接板501，连接板501的下端固定连接有连接环502，探针102的下端设置有贴合环503，贴合环503与连接环502之间呈圆周固定连接有多个弧形片504，弧形片504上设置有折弯部505。

贴合环503上固定连接有第一导电环506，连接环502上固定连接有与第一导电环506匹配的第二导电环507。

在对土壤检测前，将螺纹环5螺纹连接到稳压筒2的底部，使贴合环503下表面与探针102的底部在同一平面，下压探针102时，弧形片504沿着折弯部505折叠，使连接环502向贴合环503方向靠近，当第一导电环506与第二导电环507接触后，控制器101接收到第一导电环506和第二导电环507所在电路的电流信号，控制器101控制电子泄压阀305阀值下降到最低，并且停止接收压力传感器210的压力信号，防止探针102插入深度过多影响其检测结果。

在对探针102拔出时，控制器101关闭电磁阀306，并通过泵机302向稳压筒2内充水，使滑杆201向外滑出，此时工作人员手持把手1，控制器101控制泵机302反向抽水，使稳压筒2向上移动，从而便于将探针102取出，同时有效地解决了工作人员弯腰取出探针102带来的不便。

实施例5：一种林业土壤硬度检测方法，主要包括以下步骤：

步骤一、将待测量区域土壤的上表面整平，手持把手1，将探针102竖直插入到土壤一小段距离进行定位；

步骤二、开启泵机302和电磁阀306，并且通过控制器101控制电子泄压阀305的阀值匀速上升；

步骤三、下压把手1，使滑杆201向稳压筒2内滑动一段距离，并保持滑杆201的下端始终位于稳压筒2内；

步骤四、下压力度大于此时电子泄压阀305的阀值时，稳压筒2内的部分水通过排水管304排出，随工作人员施加的加速度压力缓冲减压，对压力传感器210施加稳定的压力，控制器101实时获取压力和压力传感器210的压力数据；

步骤五、当探针102插入到指定深度后，控制器101控制电子泄压阀305的阀值调节到最低，并且控制器101停止接收压力传感器210的压力数据；

步骤六、向外拔出探针102，此时控制器101内记录的压力传感器210的峰值为土壤的硬度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种林业土壤硬度检测装置，包括：把手（1），其特征在于，还包括：

控制器（101），固定在所述把手（1）上；

滑杆（201），固定在所述控制器（101）上；

稳压筒（2），滑动在所述滑杆（201）上；

活塞板（202），固定在所述滑杆（201）靠近稳压筒（2）的一端，且所述活塞板（202）与稳压筒（2）密封滑动连接；

压力传感器（210），固定在所述稳压筒（2）的底部；

探针（102），固定在所述压力传感器（210）上；

储水桶（3）；

排水管（304），设置在所述稳压筒（2）靠近压力传感器（210）的一侧，且所述排水管（304）远离稳压筒（2）的一端与储水桶（3）相连通；

泵机（302）；

第一连接管（301），设置在所述泵机（302）与稳压筒（2）之间；

第二连接管（303），设置在所述泵机（302）与储水桶（3）之间；

电子泄压阀（305），设置在所述排水管（304）内；

电磁阀（306），设置在所述排水管（304）内；

固定柱（209），对称固定在所述稳压筒（2）的底部。

2.根据权利要求1所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述稳压筒（2）的上侧固定连接有第一导电块（204），所述滑杆（201）上固定连接有与第一导电块（204）匹配的第一控制块（205），且所述第一控制块（205）的下侧与活塞板（202）之间设置有第一间隙，所述活塞板（202）上对称固定连接有定位杆（203），且所述定位杆（203）与稳压筒（2）密封滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述稳压筒（2）的上侧设置有第二导电块（206），所述滑杆（201）上固定连接有与第二导电块（206）匹配的第二控制块（207），且所述控制器（101）内设置有警报器。

4.根据权利要求3所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述滑杆（201）上固定连接有与第二导电块（206）匹配的第三控制块（208）。

5.根据权利要求1所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述储水桶（3）内固定连接有固定杆（4），所述固定杆（4）上扭簧连接有转动环（401），所述转动环（401）上固定连接有与排水管（304）匹配的受击板（402），所述固定杆（4）上固定连接有密封桶（403），且所述转动环（401）的一端与密封桶（403）密封转动连接，所述密封桶（403）内固定连接有第一导电片（404）和第二导电片（405），所述转动环（401）上固定连接有贴合导电片（407），所述第一导电片（404）和第二导电片（405）均与贴合导电片（407）相匹配。

6.根据权利要求5所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述密封桶（403）内固定连接有与贴合导电片（407）匹配的第三导电片（406）。

7.根据权利要求5所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述转动环（401）远离密封桶（403）的一端固定连接有第一限位块（408），所述固定杆（4）上对称固定连接有与第一限位块（408）匹配的第二限位块（409）。

8.根据权利要求1所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述稳压筒（2）的底部螺纹连接有螺纹环（5），所述螺纹环（5）上呈圆周固定连接有多个连接板（501），所述连接板（501）的下端固定连接有连接环（502），所述探针（102）的下端设置有贴合环（503），所述贴合环（503）与连接环（502）之间呈圆周固定连接有多个弧形片（504），所述弧形片（504）上设置有折弯部（505）。

9.根据权利要求8所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，所述贴合环（503）上固定连接有第一导电环（506），所述连接环（502）上固定连接有与第一导电环（506）匹配的第二导电环（507）。

10.一种林业土壤硬度检测方法，采用权利要求1所述的一种林业土壤硬度检测装置，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤一、将待测量区域土壤的上表面整平，手持把手（1），将探针（102）竖直插入到土壤一小段距离进行定位；

步骤二、开启泵机（302）和电磁阀（306），并且通过控制器（101）控制电子泄压阀（305）的阀值匀速上升；

步骤三、下压把手（1），使滑杆（201）向稳压筒（2）内滑动一段距离，并保持滑杆（201）的下端始终位于稳压筒（2）内；

步骤四、下压力度大于此时电子泄压阀（305）的阀值时，稳压筒（2）内的部分水通过排水管（304）排出，随工作人员施加的加速度压力缓冲减压，对压力传感器（210）施加稳定的压力，控制器（101）实时获取压力和压力传感器（210）的压力数据；

步骤五、当探针（102）插入到指定深度后，控制器（101）控制电子泄压阀（305）的阀值调节到最低，并且控制器（101）停止接收压力传感器（210）的压力数据；

步骤六、向外拔出探针（102），此时控制器（101）内记录的压力传感器（210）的峰值为土壤的硬度。