本發(fā)明涉及土壤學(xué)實驗研究設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種可同時使用多個環(huán)刀取樣的自動取樣器。

背景技術(shù)：

土壤環(huán)刀常用于測定土壤容重、含水率、密度、孔隙度、水分特征曲線等一些土壤特性，在土壤學(xué)的研究中扮演著重要角色。常見的環(huán)刀主要為金屬材質(zhì)的圓環(huán)，其容積一般分為100cm³和200cm³兩種。目前，普通土壤環(huán)刀取樣器主要是通過錘子將環(huán)刀擊入土壤中，然后將環(huán)刀取出，開展分析和實驗。這種土壤取樣的方法存在錘擊對原狀土壤擾動較大、費(fèi)時費(fèi)力、土地破壞面積較大，且深度取土?xí)r存在環(huán)刀不容易取出等問題。

目前雖然存在同時取兩個土壤樣品的環(huán)刀取樣器，但這種環(huán)刀取樣器鉆頭均是環(huán)刃構(gòu)造，鉆頭向下鉆動取樣過程非常費(fèi)力，對取樣過程造成不便。本發(fā)明設(shè)計的帶有驅(qū)動裝置的自動取樣器及鋸齒狀鉆頭，可使取樣過程大大節(jié)省人力，且本裝置拆卸方便，適宜野外安裝使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計了一種可同時使用多個環(huán)刀取樣的自動取樣器，其解決以下技術(shù)問題。

（1）現(xiàn)有技術(shù)中通過人力旋轉(zhuǎn)環(huán)刀取樣器進(jìn)行取樣，鉆頭向下鉆動取樣過程非常費(fèi)力，此種方式使得取樣效率低下，也造成技術(shù)人員長時間使用后容易疲憊。

（2）現(xiàn)有技術(shù)通過單個環(huán)刀對不同深度土壤進(jìn)行取樣，過程重復(fù)、繁瑣，并且現(xiàn)有環(huán)刀取樣器鉆頭均是環(huán)刃構(gòu)造，使得取樣過程更加費(fèi)力，對取樣造成不便。

（3）使用固定支架可以保證取樣的精確性，但是鉆頭旋轉(zhuǎn)過程中泥土濺起，使得泥土粘連在固定支架內(nèi)壁上，泥土附著過多后容易進(jìn)入到卡槽中，使得土壤樣本被污染，最終導(dǎo)致測量值失真，因而需要經(jīng)常對固定支架內(nèi)壁泥土進(jìn)行清除。

為解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案：

一種可同時使用多個環(huán)刀取樣的自動取樣器,包括母桿（3）、擴(kuò)展桿（4）、鉆頭（7）以及固定支架（13），所述鉆頭（7）安裝在所述母桿（3）底端，所述固定支架（13）為柱狀空心結(jié)構(gòu)，固定支架（13）的最下端固定在待取樣的土壤上，固定支架（13）的上端與擴(kuò)展桿（4）固定連接，其特征在于：母桿（3）通過驅(qū)動裝置與擴(kuò)展桿（4）連接，驅(qū)動裝置帶動母桿（3）與鉆頭（7）沿著軸向做上下移動，所述母桿（3）沿軸向在不同位置設(shè)有多個卡槽，每一卡槽中放置一環(huán)刀，多個環(huán)刀實現(xiàn)對不同土壤深度的土壤同時自動取樣。

進(jìn)一步，一種自動取樣器,所述驅(qū)動裝置包括微型電機(jī)（6）、旋轉(zhuǎn)螺桿（14）以及移動螺帽（15），旋轉(zhuǎn)螺桿（14）一端與所述微型電機(jī)（6）連接，旋轉(zhuǎn)螺桿（14）另一端與所述移動螺帽（15）通過螺紋連接，微型電機(jī)（6）固定在擴(kuò)展桿（4）中，所述移動螺帽（15）外壁與所述母桿（3）空心內(nèi)壁固定連接。

進(jìn)一步，一種可清除固定支架內(nèi)壁泥土的自動取樣器,還包括去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置（17），所述去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置（17）包括兩個部件：去泥土振動部件（171）和旋轉(zhuǎn)頂起部件（177），旋轉(zhuǎn)頂起部件（177）固定在旋轉(zhuǎn)螺桿（14）上并且在旋轉(zhuǎn)頂起部件（177）設(shè)有頂起部件（175），去泥土振動部件（171）的底部設(shè)有被頂起物（174），去泥土振動部件（171）還與去泥土螺旋片（173）連接，去泥土螺旋片（173）沿著固定支架（13）內(nèi)壁軸向延伸；旋轉(zhuǎn)頂起部件（177）旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)頂起部件（175）接觸被頂起物（174）時，去泥土振動部件（171）被抬升，去泥土螺旋片（173）同步向上移動；當(dāng)頂起部件（175）離開被頂起物（174）時，去泥土振動部件（171）在自身重力或復(fù)位件的作用下復(fù)位，去泥土螺旋片（173）向下移動，去泥土螺旋片（173）上下移動過程中將固定支架（13）內(nèi)壁附著的泥土清除。

進(jìn)一步，旋轉(zhuǎn)頂起部件（177）通過旋轉(zhuǎn)桿固定套（176）與旋轉(zhuǎn)螺桿（14）固定連接，去泥土振動部件（171）開有旋轉(zhuǎn)螺桿插入孔（172），通孔的直徑大于旋轉(zhuǎn)螺桿（14）直徑，旋轉(zhuǎn)螺桿（14）插在所述旋轉(zhuǎn)螺桿插入孔（172）中。

進(jìn)一步，母桿（3）和擴(kuò)展桿（4）位于空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

進(jìn)一步，所述卡槽由兩個半圓柱體組成，環(huán)刀外徑與卡槽的內(nèi)徑相同可使環(huán)刀剛好卡在卡槽中；兩個半圓柱體連接端的外壁上分別裝有第一插銷環(huán)（11）和第二插銷環(huán)（12），卡槽閉合時第一插銷環(huán)（11）和第二插銷環(huán)（12）通過插銷（10）連接在一起形成固定裝置（8）防止卡槽張開。

進(jìn)一步，兩個卡槽分別為：放置環(huán)刀的第一卡槽（1）和放置環(huán)刀的第二卡槽（2）；放置環(huán)刀的第一卡槽（1）和放置環(huán)刀的第二卡槽（2）之間的距離為10cm。

進(jìn)一步，所述鉆頭（7）為沿軸向分布的鋸齒狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，擴(kuò)展桿（4）最上端設(shè)有一手柄（5），手柄（3）上設(shè)有一控制微型電機(jī)（6）開啟或關(guān)閉的電機(jī)開關(guān)（16）。

該可同時使用多個環(huán)刀取樣的自動取樣器與傳統(tǒng)取樣器相比，具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明通過驅(qū)動裝置驅(qū)動鉆頭自動旋轉(zhuǎn)，改變傳統(tǒng)人力驅(qū)動的模式，大大提高了取樣效率，并且可以節(jié)省取樣人的體力。

（2）本發(fā)明使用去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置（17）可以使得固定支架內(nèi)壁泥土始終處于被清除的狀態(tài)，避免固定支架內(nèi)壁附著泥土并污染到采樣樣本，影響測量值的真實性。

（3）本發(fā)明使用去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置的動力來源于轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)螺桿，增加了旋轉(zhuǎn)螺桿的作用，因而減少了設(shè)備的制作成本。

（4）本發(fā)明通過固定支架使得整個取樣器在取樣時可以穩(wěn)定的固定在取樣土壤上，確保取樣的深度如設(shè)定所需，避免測量誤差的出現(xiàn)。

（5）本發(fā)明由于可以在母桿上同時設(shè)置多把環(huán)刀，因而可實現(xiàn)對不同土壤深度的土壤同時取樣，進(jìn)而實現(xiàn)對土壤特性如含水率、水分特征曲線、機(jī)械組成以及凋萎系數(shù)等進(jìn)行高效研究。

（6）本發(fā)明中使用的鉆頭為鋸齒狀結(jié)構(gòu)，區(qū)別傳統(tǒng)環(huán)刀取樣器鉆頭的環(huán)刃狀結(jié)構(gòu)，用于減輕取樣過程中受到的土壤阻力，使得取樣過程更加省力。

（7）本發(fā)明連接結(jié)構(gòu)方便，可自行拆卸，方便攜帶和野外安裝使用。

附圖說明

圖1：本發(fā)明中可同時使用多個環(huán)刀取樣的自動取樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明中環(huán)刀卡槽示意圖；

圖3：本發(fā)明中去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1—放置環(huán)刀的第一卡槽；2—放置環(huán)刀的第二卡槽；3—母桿；4—擴(kuò)展桿；5—手柄；6—微型電機(jī)；7—鉆頭；8—固定裝置；9—環(huán)刀卡槽；10—插銷；11—第一插銷環(huán)；12—第二插銷環(huán)；13—固定支架；14—旋轉(zhuǎn)螺桿；15—移動螺帽；16—電機(jī)開關(guān)；17—去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置；171—去泥土振動部件；172—旋轉(zhuǎn)螺桿插入孔；173—去泥土螺旋片；174—被頂起物；175—頂起部件；176—旋轉(zhuǎn)桿固定套；177—旋轉(zhuǎn)頂起部件。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1至圖3，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1所示，一種可同時使用多個環(huán)刀取樣的自動取樣器,包括母桿3、擴(kuò)展桿4和鉆頭7，鉆頭7安裝在母桿3底端，母桿3通過驅(qū)動裝置與擴(kuò)展桿4連接，驅(qū)動裝置帶動母桿3與鉆頭7沿著軸向做上下移動，母桿3沿軸向在不同位置設(shè)有多個卡槽，每一卡槽中放置一環(huán)刀，多個環(huán)刀實現(xiàn)對不同土壤深度的土壤同時自動取樣。

具體來說，驅(qū)動裝置包括微型電機(jī)6、旋轉(zhuǎn)螺桿14以及移動螺帽15，旋轉(zhuǎn)螺桿14一端與微型電機(jī)6連接，旋轉(zhuǎn)螺桿14另一端與移動螺帽15通過螺紋連接，微型電機(jī)6固定在擴(kuò)展桿4中，移動螺帽15外壁與母桿3空心內(nèi)壁固定連接。

驅(qū)動裝置的工作原理如下：按下電機(jī)開關(guān)16開啟微型電機(jī)6，使得旋轉(zhuǎn)螺桿14旋轉(zhuǎn)。由于旋轉(zhuǎn)螺桿14另一端連接有移動螺帽15，移動螺帽15在旋轉(zhuǎn)螺桿14的作用下，使得移動螺帽15沿著旋轉(zhuǎn)螺桿14做螺旋軸向上、下運(yùn)動。

上下螺旋移動的移動螺帽15帶動母桿3和鉆頭7也做螺旋上下移動，鉆頭7螺旋運(yùn)動使得土壤被挖起，并使得母桿3向土壤深處移動。最終實現(xiàn)多個環(huán)刀對不同深度的土壤同時自動取樣。

此外，還設(shè)有一固定支架13，固定支架13的最下端端固定在待取樣的土壤上，固定支架13的上端與擴(kuò)展桿4固定連接。固定支架13為柱狀空心結(jié)構(gòu)，母桿3和擴(kuò)展桿4位于空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部。通過固定支架13使得整個取樣器在取樣時可以穩(wěn)定的固定在取樣土壤上，確保取樣的深度如設(shè)定所需，避免測量誤差的出現(xiàn)。

卡槽由兩個半圓柱體組成，環(huán)刀外徑與卡槽的內(nèi)徑相同可使環(huán)刀剛好卡在卡槽中；兩個半圓柱體連接端的外壁上分別裝有第一插銷環(huán)11和第二插銷環(huán)12，卡槽閉合時第一插銷環(huán)11和第二插銷環(huán)12通過插銷10連接在一起形成固定裝置8防止卡槽張開。兩個卡槽分別為：放置環(huán)刀的第一卡槽1和放置環(huán)刀的第二卡槽2；第一卡槽1和放置環(huán)刀的第二卡槽2之間的間距為10cm。鉆頭7為沿軸向分布的鋸齒狀結(jié)構(gòu)。

擴(kuò)展桿4最上端設(shè)有一手柄5，手柄3上設(shè)有一控制微型電機(jī)6開啟或關(guān)閉的電機(jī)開關(guān)16。操作人員可以通過按動電機(jī)開關(guān)16控制整個取樣過程的開啟或停止。

如圖2所示，卡槽由兩個半圓柱體組成，環(huán)刀外徑與卡槽的內(nèi)徑相同可使環(huán)刀剛好卡在卡槽中；兩個半圓柱體連接端的外壁上分別裝有第一插銷環(huán)11和第二插銷環(huán)12，卡槽閉合時第一插銷環(huán)11和第二插銷環(huán)12通過插銷10連接在一起形成固定裝置8，防止卡槽張開。

如圖3所示，一種自動取樣器的去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置，去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置17包括兩個部件：去泥土振動部件171和旋轉(zhuǎn)頂起部件177，旋轉(zhuǎn)頂起部件177固定在旋轉(zhuǎn)螺桿14上并且在旋轉(zhuǎn)頂起部件177設(shè)有頂起部件175，頂起部件175可以為軸承或滾輪。去泥土振動部件171的底部設(shè)有被頂起物174，去泥土振動部件171還與去泥土螺旋片173連接，去泥土螺旋片173沿著固定支架13內(nèi)壁軸向延伸；旋轉(zhuǎn)頂起部件177旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)頂起部件175接觸被頂起物174時，去泥土振動部件171被抬升，去泥土螺旋片173也向上移動；當(dāng)頂起部件175離開被頂起物174時，去泥土振動部件171在自身重力或復(fù)位件的作用下復(fù)位，去泥土螺旋片173向下移動，去泥土螺旋片173上下移動過程中將固定支架13內(nèi)壁附著的泥土清除。

旋轉(zhuǎn)頂起部件177通過旋轉(zhuǎn)桿固定套176與旋轉(zhuǎn)螺桿14固定連接，去泥土振動部件171開有旋轉(zhuǎn)螺桿插入孔172，通孔的直徑大于旋轉(zhuǎn)螺桿14直徑，旋轉(zhuǎn)螺桿14插在旋轉(zhuǎn)螺桿插入孔172中。

本發(fā)明使用去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置17可以使得固定支架內(nèi)壁泥土始終處于被清除的狀態(tài)，避免固定支架內(nèi)壁附著泥土并污染到采樣樣本，影響測量值的真實性。

本發(fā)明使用去固定支架內(nèi)壁泥土振動裝置的動力來源于轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)螺桿，增加了旋轉(zhuǎn)螺桿的作用，因而減少了設(shè)備的制作成本。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。