本發(fā)明涉及土壤檢測技術領域，具體為一種高精度土壤重金屬檢測裝置。

背景技術：

重金屬原義是指比重大于5的金屬(一般來講密度大于4.5克每立方厘米的金屬)，包括金、銀、銅、鐵、鉛等，重金屬在人體中累積達到一定程度，會造成慢性中毒；對什么是重金屬，其實目前尚沒有嚴格的統(tǒng)一定義，在環(huán)境污染方面所說的重金屬主要是指汞(水銀)、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素。重金屬非常難以被生物降解，相反卻能在食物鏈的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后進入人體；重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒；在土壤之中存在著許多的元素，這些元素以不同的形式分布在土壤之中，有的元素對土壤有好處，有的元素對土壤有壞處，尤其是重金屬元素對于人體健康有一定的損害；

土壤環(huán)境監(jiān)測是指通過對影響土壤環(huán)境質(zhì)量因素的代表值的測定，確定環(huán)境質(zhì)量(或污染程度)及其變化趨勢。我們通常所說的土壤監(jiān)測是指土壤環(huán)境監(jiān)測，其一般包括布點采樣、樣品制備、分析方法、結果表征、資料統(tǒng)計和質(zhì)量評價等技術內(nèi)容，土壤檢測對于土壤的保護和有效利用有著重要的意義，尤其是了解土壤中重金屬的含量和組成；

申請?zhí)枮?01410816225.4，專利名稱為一種土壤重金屬檢測方法及裝置及系統(tǒng)，屬于土壤檢測領域，該方法包括：在預設檢測條件下，土壤重金屬檢測裝置獲得待檢測土壤的第二特征x射線譜，第二特征x射線譜中包括與待檢測土壤中的重金屬對應的波長和強度；將第二特征x射線譜中的波長和強度與第一特征x射線譜中的波長和強度進行對比，將第一特征x射線譜線中，與第二特征x射線譜中的波長相同的波長對應的重金屬種類作為待檢測土壤中的重金屬種類；將第一特征x射線譜和第二特征x射線譜中，同一種類重金屬對應的強度進行對比，根據(jù)第一特征x射線譜中，強度與重金屬已知含量的對應關系，得出待檢測土壤中的重金屬含量，進而顯著提高了土壤重金屬檢測結果的準確性；

但是目前的一些土壤檢測裝置在進行土壤檢測的時候不能合理的取出不同深度的土壤樣品，而且在檢測的時候不能對土壤中的元素進行全面的分析和檢測，導致污染準確了解土壤的情況，不利于土壤的檢測。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術方案的不足,本發(fā)明提供一種高精度土壤重金屬檢測裝置，通過傳感器檢測和光譜分析相結合的方式進行土壤中的重金屬檢測，大大提高了檢測的精確性，便于對不同深度的土壤進行快速取樣和檢測，有助于人們及時了解土壤情況，有助于土壤的保護和治理，值得推廣。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種高精度土壤重金屬檢測裝置，包括取樣裝置、分段裝置、檢測裝置和分析處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，所述取樣裝置包括取樣筒、切口裝置、支撐架和調(diào)節(jié)裝置，所述取樣筒通過連接座與調(diào)節(jié)裝置連接在一起，所述支撐架由支撐座和若干個支撐桿組成，所述支撐桿分別安裝在支撐座底端進行支撐，分析處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)均設置在支撐座內(nèi)部；所述調(diào)節(jié)裝置包括第三液壓桿、安裝板和彈簧座，第三液壓桿的頂端通過安裝板與支撐座的底端連接在一起，第三液壓桿底端連接有彈簧座，彈簧座通過連接座與取樣筒頂端連接在一起；所述支撐桿包括氣壓桿和緩沖桿，所述緩沖桿的一端與支撐座的底面固定，另一端通過安裝座與氣壓桿連接在一起，所述氣壓桿遠離安裝座的一端設置有金屬墊塊，利用緩沖桿和金屬墊塊減少對地壓力，避免氣壓桿插入土壤中；所述檢測裝置設置在取樣筒的下方，檢測裝置通過滑動機構在取樣筒下方來回移動；所述滑動機構包括設置在氣壓桿底端之間的底座，所述底座為中空結構，底座的表面設置有滑槽；所述取樣筒的底端為開口設計，切口裝置設置在取樣筒的底端，所述第三液壓桿推動取樣筒朝土壤方向推進時，切口裝置破開土壤，便于將取樣筒進入到土壤內(nèi)部進行取樣；所述分段裝置設置在取樣筒內(nèi)，用于對取樣的土壤進行剪斷和擠出。

具體地，所述檢測裝置包括檢測臺、清洗裝置、檢測池、光譜檢測裝置，所述清洗裝置設置在檢測池的外側，所述檢測池和光譜檢測裝置通過固定座設置在檢測臺上，檢測臺的底部設置有滑動座，滑動座設置在滑槽內(nèi)。

進一步地，所述清洗裝置包括進水管和出水管，所述進水管通過水泵將外部的水泵入至檢測池內(nèi)，出水管設置在檢測池的底端，所述出水管連接有回收桶，利用進水管將水抽入檢測池內(nèi)部，對檢測池進行清洗，清洗之后將水通過出水管排出即可。

進一步地，所述檢測池包括檢測電源、工作電極、超聲攪拌裝置和檢測傳感器，檢測電源為工作電極進行供電；所述工作電極包括正、負電極，所述檢測傳感器包括參比電極、對電極和基板，所述參比電極、對電極環(huán)形設置在工作電極外側，參比電極、對電極和工作電極均連接有電極接線，電極接線之間通過環(huán)氧樹脂進行絕緣，檢測傳感器通過電極接線與外部連接。

進一步地，所述取樣筒為空腔結構，其內(nèi)壁包括第一金屬壁、第二金屬壁，且第一金屬壁和第二金屬壁之間設置有間隙，所述取樣筒的外表面設置有若干個凸起條，所述凸起條均勻設置在取樣筒的外表面，所述凸起條表面采用流線型傾斜設置，且凸起條上部的寬度大于下部的寬度。

再進一步地，所述切口裝置包括開口刀，所述開口刀設置在取樣筒的底端，所述間隙內(nèi)部底端固定安裝有刀盤，刀盤通過金屬桿與開口刀連接在一起。

再進一步地，所述分段裝置包括出料裝置和裁切裝置，所述出料裝置設置在取樣筒的內(nèi)腔中，通過推動出料裝置將取樣筒中的土壤取出；所述裁切裝置設置在取樣筒的第一金屬壁與第二金屬壁之間的間隙中，通過裁切裝置將土壤剪斷。

更進一步地，所述出料裝置包括推桿、推動座以及第一液壓桿，所述推動座設置在取樣筒的內(nèi)腔中，且推動座的截面大小與取樣筒內(nèi)腔的大小一致，所述推桿的底端與推動座以螺旋方式連接，推桿的頂端與第一液壓桿連接，第一液壓桿遠離推桿的一端與取樣筒的頂端連接，所述推動座的表面設置有若干個防刮墊片。

更進一步地，所述裁切裝置包括金屬板、固定盤、第二液壓桿以及連接塊，所述固定盤安裝在第一金屬壁上，所述第二液壓桿通過連接塊設置在固定盤上，金屬板設置在第二液壓桿上，且第二金屬壁的表面設有開口，金屬板在第二液壓桿的推動下穿過第二金屬壁表面的開口，伸入至取樣筒的內(nèi)腔中，從而將取樣筒內(nèi)部的取樣土壤剪斷。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過設置取樣裝置，利用調(diào)節(jié)裝置推動取樣筒對底面進行擠壓，在開口刀的作用下使得取樣筒進行地面內(nèi)部進行取樣，通過調(diào)節(jié)裝置的伸縮可以自由調(diào)節(jié)，可以取出不同深度的土壤有助于對土壤進行全面分析，同時通過設置檢測裝置，利用工作電極的電化學方式將土壤中的重金屬收集起來，之后通過檢測池內(nèi)部的檢測傳感器進行檢測，通過分析處理系統(tǒng)的msp430f1611微處理器進行分析處理之后，將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，方便檢測人員直觀的了解到重金屬元素的信息，同時通過設置光譜檢測裝置，利用紅外線發(fā)射器產(chǎn)生紅外線，不同元素的原子的光譜不同，利用光譜分析儀進行分析處理之后，綜合兩個檢測結果對比和參考，即可得出土壤中精確的重金屬元素含量，有助于人們了解土壤的情況，該裝置通過傳感器檢測和光譜分析相結合的方式進行土壤中的重金屬檢測，大大提高了檢測的精確性，便于對不同深度的土壤進行快速取樣和檢測，有助于人們及時了解土壤情況，有助于土壤的保護和治理，值得推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為本發(fā)明分析處理系統(tǒng)流程示意圖；

圖3為本發(fā)明取樣筒截面結構示意圖；

圖4為本發(fā)明檢測臺結構示意圖；

圖5為本發(fā)明檢測傳感器截面結構示意圖；

圖6為本發(fā)明緩沖桿結構示意圖。

圖中：1-取樣裝置；2-分段裝置；3-檢測裝置；4-分析處理系統(tǒng)；5-數(shù)據(jù)系統(tǒng)；6-取樣筒；7-切口裝置；8-支撐架；9-調(diào)節(jié)裝置；10-連接座；11-支撐座；12-支撐桿；13-出料裝置；14-裁切裝置；15-清洗裝置；16-檢測池；17-光譜檢測裝置；18-固定座；19-信號接收器；20-信號處理器；21-分析裝置；22-顯示屏；23-存儲器；24-滑槽；25-供電系統(tǒng)；26-第一金屬壁；27-第二金屬壁；28-間隙；29-凸起條；30-開口刀；31-刀盤；32-金屬桿；33-氣壓桿；34-緩沖桿；35-安裝座；36-上圓柱座；37-下圓柱座；38-彈簧架；39-緩沖彈簧；40-安裝槽；41-安裝支座；42-固定框；43-推桿；44-推動座；45-第一液壓桿；46-防刮墊片；47-金屬板；48-固定盤；49-第二液壓桿；50-連接塊；51-不沾涂層；52-第三液壓桿；53-安裝板；54-彈簧座；55-檢測臺；56-檢測電源；57-工作電極；58-超聲攪拌裝置；59-檢測傳感器；60-參比電極；61-對電極；62-基板；63-電極接線；64-紅外線發(fā)射器；65-光譜分析儀；66-進水管；67-出水管；68-回收桶；69-msp430f1611微處理器；70-濾波器；71-usb接口；72-sd存儲卡；73-滑動座；74-底座。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例：

請參閱圖1至圖6，本發(fā)明提供一種技術方案：一種高精度土壤重金屬檢測裝置，包括取樣裝置1、分段裝置2、檢測裝置3和分析處理系統(tǒng)4和數(shù)據(jù)系統(tǒng)5，取樣裝置1包括取樣筒6、切口裝置7、支撐架8和調(diào)節(jié)裝置9，支撐架8由支撐座11和若干個支撐桿12組成，支撐桿12分別安裝在支撐座11底端進行支撐；調(diào)節(jié)裝置9包括第三液壓桿52、安裝板53和彈簧座54，第三液壓桿52頂端通過安裝板53和支撐座11的底端連接在一起，第三液壓桿52底端連接有彈簧座54，彈簧座54通過連接座10與取樣筒6頂端連接在一起；檢測裝置3設置在取樣筒6的下方，并通過滑動機構進行移動，當需要取樣時，將檢測裝置3移開，使檢測裝置不會擋住取樣筒6向下取樣；當取樣完成進行土壤檢測時，通過滑動機構將檢測裝置3移動到取樣筒6的正下方，使檢測裝置3正對著取樣筒6；取樣筒6的底端為開口設計，切口裝置7設置在取樣筒6底端，第三液壓桿52推動取樣筒6朝土壤方向推進時，切口裝置7破開土壤，便于將取樣筒6進入到土壤內(nèi)部進行取樣；分段裝置2設置在取樣筒6內(nèi)，用于對取樣的土壤進行剪斷和擠出。

如圖2所示，取樣筒6的底部為開口設計，且其內(nèi)部為空心結構，其內(nèi)壁包括第一金屬壁26、第二金屬壁27，且第一金屬壁26和第二金屬壁27之間設置有間隙28，間隙28的寬度大于取樣筒6半徑的一半，取樣筒6外表面設置有若干個凸起條29，凸起條29均勻設置在取樣筒6表面，凸起條29表面采用流線型傾斜設置，凸起條29上部的寬度大于下部的寬度，使得取樣筒6在進入地面產(chǎn)生的阻力更小，更加方便將土地深處的土壤取出；切口裝置7包括開口刀30，開口刀30設置在取樣筒6底端，間隙28內(nèi)部底端固定安裝有刀盤31，刀盤31通過金屬桿32與開口刀30連接在一起，利用開口刀30將土壤破開，使取樣筒6能夠順利地插入到土壤中；取樣筒6插入土壤的過程中，刀盤31將間隙28堵住，避免土壤進入到間隙28內(nèi)部，同時刀盤31表面采用向外部輻射的傾斜方式設置，使得刀盤31承受的阻力減小，有助于取樣；取樣筒6、開口刀30和凸起條29表面均采用鎳基合金材料，利用鎳基合金的耐磨性和耐腐蝕性，使得整體不易損壞或者腐蝕，延長了使用壽命。

如圖1所示，支撐桿12包括氣壓桿33和緩沖桿34，緩沖桿34的一端與支撐座11的底面固定，另一端通過安裝座35與氣壓桿33連接在一起，另外氣壓桿33遠離安裝座35的一端設置有金屬墊塊，利用緩沖桿34和金屬墊塊減少對地壓力，避免氣壓桿33插入土壤中；如圖3所示，緩沖桿34包括上圓柱座36、下圓柱座37和彈簧架38，彈簧架38上下兩端分別與上圓柱座36、下圓柱座37連接在一起，彈簧架38內(nèi)部設置有若干個緩沖彈簧39，緩沖彈簧39之間平行設置；通過彈簧架38內(nèi)部的緩沖彈簧39進行緩沖保護，避免緩沖桿34與支撐座11、緩沖桿34與氣壓桿33的連接處承受過大的壓力，減少損壞的概率，延長了使用壽命；支撐座11底端設置有安裝槽40，安裝槽40內(nèi)部設置有安裝支座41，緩沖桿34通過安裝支座41安裝在安裝槽40內(nèi)部，安裝座35之間通過固定框42連接，進一步鞏固對支撐桿12對取樣裝置1支撐的穩(wěn)定性。

如圖2所示，分段裝置2包括出料裝置13和裁切裝置14，出料裝置13設置在取樣筒6內(nèi)腔，通過推動出料裝置13，將取樣筒6中的土壤取出，出料裝置13包括推桿43、推動座44以及第一液壓桿45，推動座44設置在取樣筒6的內(nèi)腔中，且推動座44的截面大小與取樣筒6的內(nèi)腔大小相同，推桿43的底端與推動座44以螺旋方式連接，推桿43的頂端與第一液壓桿45連接，第一液壓桿45遠離推桿43的一端與取樣筒6的頂端連接，通過推動第一液壓桿45由液壓缸進行液壓驅動，帶動推動座44靠近取樣筒6中的土壤，由于推動座44的表面為光滑結構，推動座44與土壤接觸后，土壤不會粘在推動座44表面,推動座44表面設置有若干個防刮墊片46，防刮墊片46采用水淬熱處理合金馬氏體耐磨鋼，通過設置防刮墊片46可以有效保護推動座44，防止土壤中的硬塊對推動座44造成損傷；裁切裝置14設置在取樣筒6的第一金屬壁26與第二金屬壁27之間的間隙28中，裁切裝置14包括金屬板47、固定盤48、第二液壓桿49以及連接塊50，固定盤48安裝在第一金屬壁26上，第二液壓桿49通過連接塊50設置在固定盤48上，金屬板47設置在第二液壓桿49上，且第二金屬壁27的表面設有開口，金屬板47在第二液壓桿49的推動下穿過第二金屬壁27表面的開口，伸入至取樣筒6的內(nèi)腔中，從而將取樣筒6內(nèi)部的取樣土壤剪斷；在土壤擠出之后即可根據(jù)需要將對應深度的土壤剪斷，從而完成土壤樣品的挑選；金屬板47表面設置有一層不沾涂層51，不沾涂層51采用特氟龍涂層和陶瓷涂層的混合材料，利用不沾涂層51使得金屬板46表面不易沾上泥土。

如圖4所示，滑動機構包括設置在氣壓桿33底端之間的底座74，底座74中部設計為中空結構，底座74表面設置有滑槽24；檢測裝置3包括檢測臺55、清洗裝置15、檢測池16、光譜檢測裝置17，檢測池16和光譜檢測裝置17通過固定座18設置在檢測臺55上，檢測臺55的底部設置有滑動座73，滑動座73設置在滑槽24內(nèi)，滑動座73通過外部的氣壓桿或者電動推桿即可推動，在外部推力的作用下，即可使得滑動座73在滑槽24內(nèi)部滑動，需要對取樣的土壤進行檢測的時候，將檢測臺55移動到取樣筒6的正下方，使得檢測池16正對取樣筒6，取樣的時候將檢測臺55移動，使得檢測臺55不會擋住取樣筒6向下取樣，簡單方便。

清洗裝置15安裝在檢測池16外壁，清洗裝置15包括進水管66和出水管67，進水管66通過水泵將外部的水泵入至檢測池16內(nèi)，出水管67設置在檢測池16底端，出水管67通過閥門進行控制，出水管67連接有回收桶68，利用進水管66將水抽入檢測池16內(nèi)部，對檢測池16進行清洗，清洗之后將水通過出水管67排出即可。

檢測池16包括檢測電源56、工作電極57、超聲攪拌裝置58和檢測傳感器59，檢測電源56為工作電極57進行供電，工作電極57包括正、負電極，如圖5所示，檢測傳感器59包括參比電極60、對電極61和基板62，參比電極60、對電極61環(huán)形設置在工作電極57外側，參比電極60、對電極61和工作電極57均連接有電極接線63，電極接線63之間通過環(huán)氧樹脂進行絕緣，基板62采用pe材料，參比電極60表面覆蓋有銀漿，檢測傳感器59通過電極接線63與外部連接；光譜檢測裝置17包括紅外線發(fā)射器64、光譜分析儀65，紅外線發(fā)射器64設置在檢測池16側面，紅外線發(fā)射器64產(chǎn)生的紅外線信號照射在檢測池16內(nèi)部的土壤上，不同的元素產(chǎn)生不同的光譜信號，光譜分析儀65通過紅外線接收器接收紅外光譜信號后，對紅外光譜進行分析即可檢測處元素的種類，將取樣筒6內(nèi)部取出的采樣土壤經(jīng)過篩選之后，隨著出料裝置13將取樣筒6內(nèi)部的土壤排出，在排出到達合適的長度和深度時，利用裁剪裝置14進行裁剪，即可將土壤剪斷，剪斷的土壤進入檢測池16內(nèi)部進行攪拌，超聲攪拌裝置58通過超聲波發(fā)射器產(chǎn)生超聲波進行攪拌，使得土壤和檢測池16內(nèi)部鉍離子溶液充分混合；之后給工作電極57進行通電，并給工作電極57上施加一個恒定的負電勢，檢測池16內(nèi)部的溶液中的被測重金屬離子沉積到工作電極57表面，隨后施加一正向脈沖掃描電勢，使沉積的重金屬迅速氧化溶出而產(chǎn)生強烈的溶出電流峰，溶出電流峰的峰高在一定范圍內(nèi)與被測離子的濃度呈正比，而溶出峰的峰電位與被測元素種類有關；鉍離子能夠在電極表面形成一種類似于“汞齊”的鉍膜；鉍膜能與多種重金屬結合生成二元或多元合金，從而幫助重金屬離子在工作電極57表面的還原和富集，提高了檢測靈敏度。

分析處理系統(tǒng)4和數(shù)據(jù)系統(tǒng)5均設置在支撐座11內(nèi)部，分析處理系統(tǒng)4包括信號接收器19、信號處理器20、分析裝置21和顯示屏22，數(shù)據(jù)系統(tǒng)5包括存儲器23和供電系統(tǒng)25，分析裝置21包括msp430f1611微處理器69和濾波器70，信號接收器19通過電極接線63和檢測傳感器59連接在一起，通過檢測傳感器59將檢測的信號接收，信號處理器20將信號接收器19所得信號進行處理之后傳輸?shù)綖V波器70，濾波器70將所得信號過濾之后傳輸?shù)絤sp430f1611微處理器69，顯示屏22和msp430f1611微處理器69連接在一起將所得數(shù)據(jù)進行顯示，即可將所測數(shù)據(jù)顯示在顯示屏22上，存儲器23具體包括usb接口71和sd存儲卡72，存儲器23和msp430f1611微處理器69連接將數(shù)據(jù)存儲在存儲器23內(nèi)部，可以通過usb接口71和外部的存儲裝置連接進行存儲，比如計算機、硬盤等，供電系統(tǒng)25具體采用充電鋰電池進行供電，供電系統(tǒng)25為分析處理系統(tǒng)4進行供電。

具體使用方式及優(yōu)點：該高精度土壤重金屬檢測裝置，通過設置取樣裝置，利用調(diào)節(jié)裝置推動取樣筒對地面進行擠壓，在開口刀的作用下使得取樣筒進行地面內(nèi)部進行取樣，通過調(diào)節(jié)裝置的伸縮可以自由調(diào)節(jié)，可以取出不同深度的土壤有助于對土壤進行全面分析，同時通過設置檢測裝置，利用工作電極的電化學方式將土壤中的重金屬收集起來，之后通過檢測池內(nèi)部的檢測傳感器進行檢測，通過分析處理系統(tǒng)的msp430f1611微處理器進行分析處理之后，將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，方便檢測人員直觀的了解到重金屬元素的信息，同時通過設置光譜檢測裝置，利用紅外線發(fā)射器產(chǎn)生紅外線，不同元素的原子的光譜不同，利用光譜分析儀進行分析處理之后，綜合兩個檢測結果對比和參考，即可得出土壤中精確的重金屬元素含量，有助于人們了解土壤的情況，該裝置通過傳感器檢測和光譜分析相結合的方式進行土壤中的重金屬檢測，大大提高了檢測的精確性，便于對不同深度的土壤進行快速取樣和檢測，有助于人們及時了解土壤情況，有助于土壤的保護和治理，值得推廣。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。