CN209624161U - 一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，该系统包括多级采样器、锥形的钻头、推进器、多通接头、采气泵及气体检测仪；多级采样器包括多个依次连接且同轴的采样器，采样器包括采样器壳体、输气软管接口、阻气板及隔板，隔板将采样器壳体内部分为安装腔和采气腔，采气腔的侧壁上设有透气孔。采气泵和气体检测仪通过多通接头和输气软管与采样器相连，利用采气泵抽取采气腔内气体，经输气软管传输至气体检测仪进行气体浓度的检测。本实用新型能分层快速检测土壤内多种气体浓度，可服务于精准设施农业及生态、环境调查。

Description

一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统

技术领域

本实用新型属于土壤质量评价技术领域，具体涉及一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统。

背景技术

不同植物因其根系扎入土壤中的深度、根系形态、结构及生理特性不同，对土壤孔隙间氧需求的浓度、需求量及需求的土层深度也存在一定差异。目前，农业或生态调查中缺少专门针对植物根系周围土壤中氧气、二氧化碳等气体浓度的分层快速检测系统，因缺乏对不同土层深度的孔隙间气体浓度的直接检测装置，土壤孔隙间气体的调查、研究受到了限制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提供了一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，克服现有技术中缺少专门针对植物根系周围土壤中氧气、二氧化碳等气体浓度的分层快速检测系统的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：

一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，包括多级采样器、安装在多级采样器下端的锥形的钻头、安装在多级采样器上端的推进器、位于推进器上方且连通所述多级采样器的多通接头、连通多通接头的采气泵以及连通采气泵的气体检测仪；

所述多级采样器包括多个依次连接且同轴的采样器，所述采样器包括圆筒形的采样器壳体，在采样器壳体内设有平行于采样器中心轴线且连接采样器壳体内壁的隔板，所述隔板将采样器壳体内部分为相互不连通的安装腔和采气腔；

所述安装腔的上下端开口，且在隔板上设有输气软管接口，所述多通接头通过布设在安装腔内的输气软管密封连通输气软管接口，用以将多通接头密封连通采气腔；

所述采气腔的上端开口密封设有阻气板，采气腔的侧壁上设有多个透气孔。

本实用新型还包括如下技术特征：

可选地，所述采样器壳体的上端为正丝螺口，采样器壳体的下端为反丝螺口，相邻采样器壳体之间通过正丝螺口和反丝螺口连接；

相邻两个采样器的安装腔相互连通，相邻两个采样器的采气腔之间通过阻气板隔离，以使相邻采样器的采气腔之间相互不连通，采气腔只能通过其透气孔与外部通气；

所述多通接头上连接有多个独立的输气软管，多个输气软管伸进安装腔，每个输气软管通过每个采样器隔板上的输气软管接口密封连通一个采气腔。

可选地，所述多通接头包括一个出气口接头和多个进气口接头，每个进气口接头上设有一个开关，且在开关上贴有标识贴，用以通过标识贴将接入进气口接头的输气软管与采样器相对应。

可选地，所述推进器包括与多级采样器同轴布设且连接在多级采样器上端的推进管、设在推进管外壁下端且垂直于推进管的两个脚踏板以及设在推进管外壁上端且垂直于推进管的两个把手；

所述推进管的长度为50cm；

所述推进管下部开口处为反丝螺口，用以与多级采样器上端的正丝螺口连接。

可选地，所述钻头的上端设有正丝螺口，用以与多级采样器下端的反丝螺口连接。

可选地，围成安装腔的采样器壳体、围成采气腔的采样器壳体以及隔板之间可拆卸连接；围成采气腔的采样器壳体包括从内到外依次设置且相互之间可拆卸的透气管壁、铁丝网、防水透气膜、铁丝网和透气管壁。

可选地，所述多通接头与采气泵之间、采气泵与气体检测仪之间均通过输气软管密封连通。

可选地，所述采样器的长度为10cm或20cm。

可选地，所述气体检测仪为EDKORS型手持式气体检测仪或雨沃8901型二氧化碳检测仪；所述采气泵为保时安500型采气泵或北京卓安ZC500型采气泵；所述钻头的锥形面设有螺纹结构，以方便钻头插入土壤中，所述钻头的材质为HSS-4241高速钢。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

(Ⅰ)本实用新型通过采气泵分别在多个采样器内产生负压，获取不同土壤深度的土壤气体，并与手持式气体检测仪连接，实现对气体浓度的现场实时检测；解决了土壤孔隙间气体浓度难以分层检测的问题，可达到分层快速检测土壤内多种气体浓度的目的，可服务于精准设施农业及生态、环境调查。

(Ⅱ)本系统中，采气泵和气体检测仪通过多通接头和输气软管与采样器相连，利用采气泵抽取采气腔内气体，经输气软管传输至气体检测仪进行气体浓度的检测。采样器一次插入土壤即可快速检测出土壤中多个土层深度下土壤孔隙间气体的浓度。

(Ⅲ)与传统的利用钻杆抽取气体借助气相色谱分析气体成分的方法相比，本系统不用将气体样品从野外带回实验室分析，能够在采样时就地、快速完成气体浓度检测，在长期野外调查中更具有应用价值，且成本更为低廉。

(Ⅳ)本实用新型将采样器一次插入土壤中既可检测出不同土层深度土壤孔隙间气体浓度；与钻杆抽取气体再用气相色谱仪分析气体成分的方法相比，能够降低因不同土层气体混合而数据精确度低的问题。

(Ⅴ)多个采样器在野外能够快速拼接，依检测土层深度的不同可自由组装搭配，更具有实用性。采样器的五层结构易于拆解，既保障了土壤空隙间气体顺利进入采样器，长期采样引起采样器堵塞后又易于拆解清洗。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的多通接头结构示意图；

图3为本实用新型的推进器结构示意图；

图4为本实用新型的采样器的横剖面示意图；

图5为本实用新型的采样器的纵剖面示意图；

图6为本实用新型的采气腔的结构示意图；

图中各标号表示为:1-多级采样器，2-钻头，3-推进器，4-多通接头，5-采气泵，6-气体检测仪；

11-采样器，112-隔板，113-安装腔，114-采气腔，115-输气软管接口，116-阻气板，117-透气孔；

31-推进管，32-脚踏板，33-把手；

41-出气口接头，42-进气口接头。

具体实施方式

遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：

如图1至图6所示，一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，包括多级采样器1、安装在多级采样器1下端的锥形的钻头2、安装在多级采样器1上端的推进器3、位于推进器3上方且连通多级采样器1的多通接头4、连通多通接头4的采气泵5以及连通采气泵5的气体检测仪6；多级采样器1包括多个依次连接且同轴的采样器11，采样器11包括圆筒形的采样器壳体，在采样器壳体内设有平行于采样器11中心轴线且连接采样器壳体内壁的隔板112，隔板112将采样器壳体内部分为相互不连通的安装腔113和采气腔114；安装腔113可保护内部的输气软管；安装腔113的上下端开口，且在隔板112上设有输气软管接口115，多通接头4通过布设在安装腔113内的输气软管密封连通输气软管接口115，用以将多通接头4密封连通采气腔114；采气腔114的上端开口密封设有阻气板116，采气腔114的侧壁上设有多个透气孔117。通过采气泵分别在多个采样器内产生负压，获取不同土壤深度的土壤气体，并与手持式气体检测仪连接，实现对气体浓度的现场实时检测；解决了土壤孔隙间气体浓度难以分层检测的问题，可达到分层快速检测土壤内多种气体浓度的目的，可服务于精准设施农业及生态、环境调查。

采样器壳体的上端为正丝螺口，采样器壳体的下端为反丝螺口，相邻采样器壳体之间通过正丝螺口和反丝螺口连接；相邻两个采样器11的安装腔113相互连通，相邻两个采样器11的采气腔114之间通过阻气板116隔离，以使相邻采样器11的采气腔114之间相互不连通，采气腔114只能通过其透气孔117与外部通气，阻气板116能够阻挡相邻两个采样器11间气体的流动，阻气板116能够楔于隔板112上；多通接头4上连接有多个独立的输气软管，多个输气软管伸进安装腔113，每个输气软管通过每个采样器11隔板112上的输气软管接口115密封连通一个采气腔114。

多通接头4包括一个出气口接头41和多个进气口接头42，每个进气口接头42上设有一个开关，且在开关上贴有标识贴，用以通过标识贴将接入进气口接头42的输气软管与采样器11相对应。

推进器3包括与多级采样器同轴布设且连接在多级采样器上端的推进管31、设在推进管31外壁下端且垂直于推进管31的两个脚踏板32以及设在推进管31外壁上端且垂直于推进管31的两个把手33；推进管31的长度为50cm；推进管31下部开口处为反丝螺口，用以与多级采样器1上端的正丝螺口连接。

钻头2的上端设有正丝螺口，用以与多级采样器1下端的反丝螺口连接。

围成安装腔113的采样器壳体、围成采气腔114的采样器壳体以及隔板112之间可拆卸连接；围成采气腔114的采样器壳体包括从内到外依次设置且相互之间可拆卸的透气管壁、铁丝网、防水透气膜、铁丝网和透气管壁五层结构，长期采样后引起采样器11堵塞可将五层结构拆开进行清洗，透气管壁上的透气孔的大小以采样器11插入土壤中土壤颗粒不可通过透气孔进入采样器11为原则；透气孔密度以采气泵工作时土壤孔隙间气体能迅速进入采样器满足手持式气体检测仪检测需要为宜；通过采样器顶端和底端的正丝、反丝螺口可将单个采样器连成多级采样器。

多通接头4与采气泵5之间、采气泵5与气体检测仪6之间均通过输气软管密封连通，输气软管为胶质空心软管，且具有抗老化，耐弯折的特点。

采样器11的长度为10cm或20cm，具体的，在本实施例中，采样器11有四个，每个采样器11的长度均为10cm，本实施例中的多通接头44包括一个出气口接头41和四个进气口接头42，将四根输气软管分别插入四个采样器11隔板112上的输气软管接口115上，并且使四根输气软管的另一端均分别连通四个进气口接头42，实现采样器11、多通接头44、采气泵5和气体检测仪6的依次连通，以实现气体浓度分层监测。更具体的，0～40cm土层深度土壤孔隙间气体浓度分层检测的方法为：按动推进器把手或踩踏脚踏板，将四个采样器全部插入土壤中，若土壤过于坚硬采样器难以完全插入土壤中可预先使用与采样器同口径土钻在土壤中打孔再插入采样器，直至脚踏板与地表土壤相接触，采样器完全插入土壤后，拨动多通接头开关，使手持式气体检测仪仅与最底端输气软管相通，开启采气泵和手持式气体检测仪，待手持式气体检测仪度数稳定后读取数据获取30～40cm土层深度土壤孔隙间气体浓度，再拨动开关，使手持式气体检测仪仅与20～30土层深度的采集器相通，待手持式气体检测仪度数稳定后读取数据获取20～30cm土层深度土壤孔隙间气体浓度，以此类推，拨动多通接头开关，检测10～20cm及0～10cm土层深度土壤孔隙间气体浓度，检测完毕后，关闭手持式气体检测仪和采气泵，拔出并拆解多级采样器，完成0～40cm土层深度土壤孔隙间气体浓度分层检测。

依据监测气体需求的不同可搭载各类手持式气体检测仪，具体的气体检测仪6为EDKORS型手持式气体检测仪时，能用于监测氧气、硫化氢、一氧化碳、甲烷；气体检测仪6为雨沃8901型二氧化碳检测仪时，能用于监测二氧化碳；采气泵5为保时安500型采气泵或北京卓安ZC500型采气泵，工作时要求流量为200-600ml/min；钻头2的锥形面设有螺纹结构，以方便钻头插入土壤中，钻头2的材质为HSS-4241高速钢，该材质为便于插入土壤内部的坚硬材质。

本实用新型的使用方法如下：

检测前，依据所需检测土层深度将多个采样器通过螺口连接为多级采样器，多级采样器底部与钻头相连，顶部与推进器相连接；输气软管与采样器隔板上的输气软管接口相连，连接完毕后将阻气板楔入采样器；所有与采样器相连输气软管的另一端通过多通接头与采气泵和手持式气体检测仪相连，整个系统如图1所示连接；连接完毕后，按动把手将所有采样器全部插入土壤中，直至脚踏板与地表土壤相接触；打开多通接头，使手持式气体检测仪仅与特定深度采样器相连通；开启采气泵和手持式气体检测仪，通过采气泵采样时的吸力，使采样器内外间产生压力差，迫使土壤孔隙间气体通过透气孔进入采样器内，通过输气软管传输至手持式气体检测仪进行土壤孔隙间气体浓度的检测，待手持式气体检测仪度数稳定后读取数据。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (9)

1.一种土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，包括多级采样器(1)、安装在多级采样器(1)下端的锥形的钻头(2)、安装在多级采样器(1)上端的推进器(3)、位于推进器(3)上方且连通所述多级采样器(1)的多通接头(4)、连通多通接头(4)的采气泵(5)以及连通采气泵(5)的气体检测仪(6)；

所述多级采样器(1)包括多个依次连接且同轴的采样器(11)，所述采样器(11)包括圆筒形的采样器壳体，在采样器壳体内设有平行于采样器(11)中心轴线且连接采样器壳体内壁的隔板(112)，所述隔板(112)将采样器壳体内部分为相互不连通的安装腔(113)和采气腔(114)；

所述安装腔(113)的上下端开口，且在隔板(112)上设有输气软管接口(115)，所述多通接头(4)通过布设在安装腔(113)内的输气软管密封连通输气软管接口(115)，用以将多通接头(4)密封连通采气腔(114)；

所述采气腔(114)的上端开口密封设有阻气板(116)，采气腔(114)的侧壁上设有多个透气孔(117)。

2.如权利要求1所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，所述采样器壳体的上端为正丝螺口，采样器壳体的下端为反丝螺口，相邻采样器壳体之间通过正丝螺口和反丝螺口连接；

相邻两个采样器(11)的安装腔(113)相互连通，相邻两个采样器(11)的采气腔(114)之间通过阻气板(116)隔离，以使相邻采样器(11)的采气腔(114)之间相互不连通，采气腔(114)只能通过其透气孔(117)与外部通气；

所述多通接头(4)上连接有多个独立的输气软管，多个输气软管伸进安装腔(113)，每个输气软管通过每个采样器(11)隔板(112)上的输气软管接口(115)密封连通一个采气腔(114)。

3.如权利要求2所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，所述多通接头(4)包括一个出气口接头(41)和多个进气口接头(42)，每个进气口接头(42)上设有一个开关，且在开关上贴有标识贴，用以通过标识贴将接入进气口接头(42)的输气软管与采样器(11)相对应。

4.如权利要求2所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，所述推进器(3)包括与多级采样器同轴布设且连接在多级采样器上端的推进管(31)、设在推进管(31)外壁下端且垂直于推进管(31)的两个脚踏板(32)以及设在推进管(31)外壁上端且垂直于推进管(31)的两个把手(33)；

所述推进管(31)的长度为50cm；

所述推进管(31)下部开口处为反丝螺口，用以与多级采样器(1)上端的正丝螺口连接。

5.如权利要求2所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，所述钻头(2)的上端设有正丝螺口，用以与多级采样器(1)下端的反丝螺口连接。

6.如权利要求1所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，围成安装腔(113)的采样器壳体、围成采气腔(114)的采样器壳体以及隔板(112)之间可拆卸连接；围成采气腔(114)的采样器壳体包括从内到外依次设置且相互之间可拆卸的透气管壁、铁丝网、防水透气膜、铁丝网和透气管壁。

7.如权利要求1所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，所述多通接头(4)与采气泵(5)之间、采气泵(5)与气体检测仪(6)之间均通过输气软管密封连通。

8.如权利要求1所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，所述采样器(11)的长度为10cm或20cm。

9.如权利要求1所述的土壤孔隙间气体浓度分层快速检测系统，其特征在于，所述气体检测仪(6)为EDKORS型手持式气体检测仪或雨沃8901型二氧化碳检测仪；所述采气泵(5)为保时安500型采气泵或北京卓安ZC500型采气泵；所述钻头(2)的锥形面设有螺纹结构，以方便钻头插入土壤中。