CN210720381U - 地上、地下碳通量同步测量实验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地上、地下碳通量同步测量实验设备，包括用于研究土壤碳通量的监测装置和用于培养植株的透明筒状体，所述透明筒状体的中部设置有隔板，用于将植株的地面部分和土壤部分分隔在两个独立腔室内，用于容纳植株土壤部分的腔室侧壁上还设置有用于给植株提供营养液的供液接口，所述隔板上开设有以利植株穿过的穿孔，所述透明筒状体的两端分别连接在监测装置的监测孔上。本实用新型的实验设备除了能用于监测在地面以下的土壤呼吸的相关参数，还能用于监测在地面以上的碳通量变化参数，同时得到地上和地下两组监测数据，有利于进一步土壤呼吸的关系，对推进陆地生态系统碳通量研究具有重要意义。

Description

地上、地下碳通量同步测量实验设备

技术领域

本实用新型涉及土壤碳通量测量技术领域，具体涉及一种地上、地下碳通量同步测量实验设备。

背景技术

土壤呼吸是碳素由陆地生态系统返回大气的主要途径，也是土壤中生命活动的表征，准确测定其释放量是评价生态系统中生物学过程的关键。通过对土壤呼吸及其相关参数的监测，可估测根系和土壤微生物对气候变化的响应。土壤CO₂通量在时间和空间上受多种复杂的物理和生物过程影响，长期、连续、准确地测量土壤碳通量，对陆地生态系统碳通量研究具有重要意义。

目前，本领域的相关研究人员在土壤呼吸及其相关参数的监测方面已经取得了一些成果，包括已经研发出的各种土壤碳通量的原位测定设备。例如公告号为CN 109212166A所公开的一种用于研究光照与土壤碳通量关系的监测装置，以及公告号为CN 109212167A所公开的一种土壤碳通量在线监测设备。

然而这些设备只能用于研究在自然环境下土壤呼吸的相关参数，即研究地面以下的碳通量情况，无法用于进一步研究地面上碳通量变化对土壤呼吸的影响。为了解决这一问题，需要研发一种地上、地下碳通量同步测量实验设备。

实用新型内容

基于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种地上、地下碳通量同步测量实验设备，该实验设备可用于进一步研究光照与土壤碳通量关系。

本实用新型的技术方案在于：一种地上、地下碳通量同步测量实验设备，包括用于研究土壤碳通量的监测装置和用于培养植株的透明筒状体，还可以在透明筒状体外侧套置遮光布，以便进行无光照条件下的实验研究。所述透明筒状体的中部设置有隔板，用于将植株的地面部分和土壤部分分隔在两个独立腔室内，用于容纳植株土壤部分的腔室侧壁上还设置有用于给植株提供营养液的供液接口，所述隔板上开设有以利植株穿过的穿孔，所述透明筒状体的两端分别连接在监测装置的监测孔上。

由于监测罩体上的监测传感器接口处容易形成冷凝水珠，这些冷凝水珠通常会悬垂在监测传感器接口上，在监测传感器工作时，这些悬垂的冷凝水珠会被向上吸入到监测传感器内，导致监测传感器工作异常。为了改善和解决上述悬垂的水珠问题需要对现有的监测传感器接口进行优化和改良。

进一步，所述监测装置的监测罩体上设置有用于安装监测传感器的接口，所述接口上安装有悬垂水珠防倒吸结构，所述悬垂水珠防倒吸结构包括软管和三通接头，所述三通接头包括中间接头和位于中间接头两侧的左接头和右接头，所述软管的上端连接在监测传感器接口上，所述三通接头的中间接头连接在软管的下端，利用软管自身的扭曲和设备安装位置的不平整，使得位于软管下端的三通接头的左、右接头无法处于水平位置，左、右接头必然呈现出一边高一边低的状态，这样就形成左接头和右接头的功能作用自动相互分离的状态，从而达到检测头悬垂水珠防倒作用。

优选地，所述软管的中部还设置有水气分离室，所述水气分离室内设置有水气分离层。

上述悬垂水珠防倒吸结构是利用软管自身的扭曲和设备安装位置的不平整，使得位于软管下端的三通接头的左、右接头无法处于水平位置，左、右接头必然呈现出一边高一边低的状态，而这样就形成左接头和右接头的功能作用自动相互分离的状态，即一端头沥水，另一端头进气互不干扰，从而达到检测头悬垂水珠防倒作用，既能保证气体的正常吸入监测需要，又能防止冷凝后的悬垂水珠被倒吸上来

在野外自动监测使用的过程中，按监测要求通常会间断地开启和闭合监测罩体，当监测罩体开启后，周围的小树枝、小树叶等草木杂物容易飞落到密封环上，这种情况下当监测罩体再次盖合时，这些草木杂物被夹设在监测罩体的下边缘与密封环的喇叭口形外凸缘之间，导致其二者无法实现紧密配合，从而导致上述密封结构的直接失效，从而直接影响到监测数据的准确性。为了改善和解决上述问题需要对现有的密封结构进行优化和改良。

进一步，所述监测装置的监测孔边缘安装有密封环，所述密封环包括筒状上凸缘和连接在筒状上凸缘下端的喇叭口形外凸缘，所述监测装置的监测罩体下边缘还设置有密封盖环，所述密封盖环的内侧向监测罩体内腔延伸，形成内凸缘翼板，当监测罩体扣合在监测孔边缘的密封环上时，所述内凸缘翼板能够遮盖在密封环的筒状上凸缘上，起到密封的效果。

优选地，所述密封盖环为柔性扁平的密封环状体。所述密封环的内径与监测孔的孔径大致相等。所述喇叭口形外凸缘经连接件或粘结层固定在监测孔的边缘上。所述连接件为铆接件或螺接件。

如上所述，通过在监测罩体下边缘增设密封盖环，当监测罩体扣合在监测孔边缘的密封环上时，内凸缘翼板能够遮盖在密封环的筒状上凸缘上，起到密封的效果。

由于实验设备长期驻扎在野外实地测量，复杂的野外环境容易造成设备的腐蚀，而电机为测量设备的主要动力原件，电机的工作是否正常直接影响到整台设备的正常运转。为了提高野外测量设备的耐候性、使用寿命和可靠性，需要对野外测量器材的电机进行必要的防护。因此，迫切需要设计出一种野外实验器材的电机防护结构。

进一步，所述监测装置的驱动机构包括减速电机和驱动臂，所述减速电机配置有电机防护结构，所述电机防护结构包括筒状罩体和座体，所述筒状罩体为一体成型的筒状壳体结构，筒状罩体的一端为封闭端，其另一端为连接端，所述连接端的内壁设置有内螺纹；所述座体上设置有柱状连接台，所述柱状连接台的外周设置有外螺纹，所述筒状罩体的连接端内螺纹与柱状连接台上的外螺纹能够相互螺接配合，所述柱状连接台上还套置有密封圈，当筒状罩体的连接端螺接到柱状连接台上时，筒状罩体的连接端末端能够将密封圈压紧在柱状连接台根部的座体上。

优选地，所述筒状罩体的连接端外壁逐渐扩大，形成壁厚扩大端。所述电机安装在筒状罩体的内腔中，且所述电机安装在柱状连接台上。所述筒状罩体的封闭端周部设置有倒圆角。

如上所述，通过将筒状罩体设计成一体式结构，同时将筒状罩体直接在座体的柱状连接台上，并配以密封圈，对筒状罩体内的电机起到很好的防护。同时，本实用新型还将所有的连接结构设置在筒状罩体的内腔中，对各个连接部位进行全面的密封和防护，避免连接结构受到外接的腐蚀，解决野外复杂环境对电机及其连接结构的腐蚀和侵害等，提高野外测量设备上电机的耐候性、使用寿命和可靠性，从而提高野外测量器材的耐候性、使用寿命和可靠性。

由于安装电机的座体由于安装位置定位不准确将直接影响到执行部件的运动精度，从而影响到检测数据的准确性。因此需要电机座的安装结构进行改良。

所述座体的下侧面设置有安装定位销和螺接孔，通过自下而上的螺接件将座体锁付在基座上。所述座体的下侧面的安装定位销和螺接孔相间排列。所述螺接件内六角螺栓。所述定位销的下端不超出基座的下表面。在座体的下侧面设置有安装定位销和螺接孔，充分保证了座体安装位置的精确性，提高执行部件的运动精度和检测数据的准确性。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的实验设备除了能用于监测在地面以下的土壤呼吸的相关参数，还能用于监测在地面以上的碳通量变化参数，同时得到地上和地下两组监测数据，有利于进一步土壤呼吸的关系，对推进陆地生态系统碳通量研究具有重要意义。

附图说明

图1为实施例中地上、地下碳通量同步测量实验设备的结构示意图。

图2为实施例中悬垂水珠防倒吸结构的结构示意图。

图3为实施例中监测装置的立体结构示意图。

图4为实施例中密封环和密封盖环的配合结构示意图。

图5为实施例中电机防护结构的结构示意图。

图6为实施例中电机座精密安装结构的结构示意图。

标号说明：1－监测装置 2－透明筒状体 3－隔板 3.1－穿孔 4－供液接口 5－监测罩体 6－接口 7－悬垂水珠防倒吸结构 7.1－软管 7.2－三通接头 7.3－水气分离室 7.4－悬垂水珠 8－密封环 8.1－筒状上凸缘 8.2－喇叭口形外凸缘 9－密封盖环10－筒状罩体 11－座体 11.1－柱状连接台 12－密封圈 13－减速电机 14－驱动臂15－定位销和螺接孔 16－螺接件 17－基座 18－植株 19－土壤部分。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术内容能被所属技术领域的一般技术人员所理解，下面结合附图对本实用新型做详细的说明。

如图1所示，本实用新型的地上、地下碳通量同步测量实验设备包括用于研究土壤碳通量的监测装置1和用于培养植株的透明筒状体2，还可以在透明筒状体外侧套置遮光布，以便进行无光照条件下的实验研究。所述透明筒状体的中部设置有隔板3，用于将植株18的地面部分和土壤部分19分隔在两个独立腔室内，用于容纳植株土壤部分的腔室侧壁上还设置有用于给植株提供营养液的供液接口4，所述隔板3上开设有以利植株穿过的穿孔3.1，隔板3由多层相互错位的单层隔板层构成，所述单层隔板层是由两块带有半圆孔的薄板拼接而成的。所述透明筒状体2的两端分别连接在监测装置1的监测孔上。

本实验设备除了能用于监测在地面以下的土壤呼吸的相关参数，还能用于监测在地面以上的碳通量变化参数，同时得到地上和地下两组监测数据，有利于进一步土壤呼吸的关系，对推进陆地生态系统碳通量研究具有重要意义。

如图1和图2所示，所述监测装置1的监测罩体5上设置有用于安装监测传感器的接口6，所述接口6上安装有悬垂水珠防倒吸结构7，所述悬垂水珠防倒吸结构7包括软管7.1和三通接头7.2，所述软管7.1的中部还设置有水气分离室7.3，所述水气分离室7.3内设置有水气分离层，所述三通接头7.2包括中间接头和位于中间接头两侧的左接头和右接头，所述软管7.1的上端连接在监测传感器接口上，所述三通接头7.2的中间接头连接在软管的下端，利用软管7.1自身的扭曲和设备安装位置的不平整，使得位于软管7.1下端的三通接头的左、右接头无法处于水平位置，左、右接头必然呈现出一边高一边低的状态，这样就形成左接头和右接头的功能作用自动相互分离的状态，从而达到悬垂水珠7.4防倒作用。

如图3和图4所示，所述监测装置1的监测孔边缘安装有密封环8，所述密封环8包括筒状上凸缘8.1和连接在筒状上凸缘下端的喇叭口形外凸缘8.2，所述监测装置1的监测罩体5下边缘还设置有密封盖环9，所述密封盖环9的内侧向监测罩体内腔延伸，形成内凸缘翼板，当监测罩体扣合在监测孔边缘的密封环上时，所述内凸缘翼板能够遮盖在密封环的筒状上凸缘8.1上，起到密封的效果。

在本实施例中，所述密封盖环9为柔性扁平的密封环状体。所述密封环的内径与监测孔的孔径大致相等。所述喇叭口形外凸缘经连接件或粘结层固定在监测孔的边缘上。所述连接件为铆接件或螺接件。

如图3和图5所示，所述监测装置1的驱动机构包括减速电机13和驱动臂14，所述减速电机配置有电机防护结构，所述电机防护结构包括筒状罩体10和座体11，所述筒状罩体10为一体成型的筒状壳体结构，筒状罩体10的一端为封闭端，其另一端为连接端，所述连接端的内壁设置有内螺纹；所述座体11上设置有柱状连接台11.1，所述柱状连接台11.1的外周设置有外螺纹，所述筒状罩体10的连接端内螺纹与柱状连接台11.1上的外螺纹能够相互螺接配合，所述柱状连接台11.1上还套置有密封圈12，当筒状罩体的连接端螺接到柱状连接台上时，筒状罩体的连接端末端能够将密封圈12压紧在柱状连接台根部的座体上。

所述筒状罩体10的连接端外壁逐渐扩大，形成壁厚扩大端。所述电机13安装在筒状罩体10的内腔中，且所述电机13安装在柱状连接台上。所述筒状罩体10的封闭端周部设置有倒圆角。

如图3和图6所示，所述座体11的下侧面设置有安装定位销和螺接孔15，通过自下而上的螺接件将座体锁付在监测装置1的基座17上。所述座体的下侧面的安装定位销和螺接孔15相间排列。所述螺接件16内六角螺栓。所述定位销的下端不超出基座的下表面。在座体11的下侧面设置有安装定位销和螺接孔，充分保证了座体11安装位置的精确性，提高执行部件的运动精度和检测数据的准确性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种地上、地下碳通量同步测量实验设备，包括用于研究土壤碳通量的监测装置和用于培养植株的透明筒状体，其特征在于：所述透明筒状体的中部设置有隔板，用于将植株的地面部分和土壤部分分隔在两个独立腔室内，用于容纳植株土壤部分的腔室侧壁上还设置有用于给植株提供营养液的供液接口，所述隔板上开设有以利植株穿过的穿孔，所述透明筒状体的两端分别连接在监测装置的监测孔上。

2.根据权利要求1所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述监测装置的监测罩体上设置有用于安装监测传感器的接口，所述接口上安装有悬垂水珠防倒吸结构，所述悬垂水珠防倒吸结构包括软管和三通接头，所述三通接头包括中间接头和位于中间接头两侧的左接头和右接头，所述软管的上端连接在监测传感器接口上，所述三通接头的中间接头连接在软管的下端，利用软管自身的扭曲和设备安装位置的不平整，使得位于软管下端的三通接头的左、右接头无法处于水平位置，左、右接头必然呈现出一边高一边低的状态，这样就形成左接头和右接头的功能作用自动相互分离的状态，从而达到检测头悬垂水珠防倒作用。

3.根据权利要求2所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述软管的中部还设置有水气分离室，所述水气分离室内设置有水气分离层。

4.根据权利要求1所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述监测装置的监测孔边缘安装有密封环，所述密封环包括筒状上凸缘和连接在筒状上凸缘下端的喇叭口形外凸缘，所述监测装置的监测罩体下边缘还设置有密封盖环，所述密封盖环的内侧向监测罩体内腔延伸，形成内凸缘翼板，当监测罩体扣合在监测孔边缘的密封环上时，所述内凸缘翼板能够遮盖在密封环的筒状上凸缘上，起到密封的效果。

5.根据权利要求4所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述密封盖环为柔性扁平的密封环状体，所述密封环的内径与监测孔的孔径大致相等，所述喇叭口形外凸缘经连接件或粘结层固定在监测孔的边缘上，所述连接件为铆接件或螺接件。

6.根据权利要求1所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述监测装置的驱动机构包括减速电机和驱动臂，所述减速电机配置有电机防护结构，所述电机防护结构包括筒状罩体和座体，所述筒状罩体为一体成型的筒状壳体结构，筒状罩体的一端为封闭端，其另一端为连接端，所述连接端的内壁设置有内螺纹；所述座体上设置有柱状连接台，所述柱状连接台的外周设置有外螺纹，所述筒状罩体的连接端内螺纹与柱状连接台上的外螺纹能够相互螺接配合，所述柱状连接台上还套置有密封圈，当筒状罩体的连接端螺接到柱状连接台上时，筒状罩体的连接端末端能够将密封圈压紧在柱状连接台根部的座体上。

7.根据权利要求6所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述座体的下侧面设置有安装定位销和螺接孔，通过自下而上的螺接件将座体锁付在基座上。

8.根据权利要求6所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述筒状罩体的连接端外壁逐渐扩大，形成壁厚扩大端，所述电机安装在筒状罩体的内腔中，且所述电机安装在柱状连接台上，所述筒状罩体的封闭端周部设置有倒圆角。

9.根据权利要求7所述的地上、地下碳通量同步测量实验设备，其特征在于：所述座体的下侧面的安装定位销和螺接孔相间排列，所述螺接件为内六角螺栓，所述定位销的下端不超出基座的下表面。

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