一种土壤成分检测溶解设备及其使用方法与流程

1.本发明涉及土壤检测技术领域，具体为一种土壤成分检测溶解设备及其使用方法。


背景技术：

2.常规的土壤检测过程中，需要将采样器获取的土壤样品根据高度进行分层取样，且取样一般由工作人员使用工具完成，并且需要将取得的不同高度的样品分别置于不同的容器中进行搅拌溶解，之后将容器连同溶液放入离心机进行离心后检测，过程较为复杂，工作人员不但要完成对土壤样品的检测，还需要测量土壤样品的采样位置，并根据需求进行人工采样，并且还需要完成手动搅拌过程，以便在离心前将土壤样品预先溶解，工作量较大，工作人员需要完成的工作内容较多，从而导致拖慢检测过程。


技术实现要素：

3.为解决上述在对土壤溶解液进行离心并检测前，需要完成较多复杂采样作业，导致拖慢检测过程的问题，本发明提供了一种土壤成分检测溶解设备及其使用方法。
4.本发明技术方案如下：
5.一种土壤成分检测溶解设备，包括水平设置的基准板，所述基准板的上表面设置有能够在竖直方向上移动的升降托板，所述升降托板上设置有能够相对于升降托板水平移动的横移托板；
6.所述横移托板在水平方向上仅能够沿一个方向上移动，且横移托板移动方向所在竖直平面上设置有样品托架，所述样品托架设置在基准板上，用于放置样品，且样品托架的顶端设置有测距仪，所述测距仪用于检测样品上表面的高度；
7.所述横移托板靠近样品托架的一侧上还水平设置有取料机构，所述取料机构设置在横移托板移动方向所在竖直平面上，且所述取料机构能够在水平面上转动；
8.所述取料机构包括与转动轴同心且截面为矩形的弧形管道结构，所述弧形管道结构的一端为进液口，另一端为料口，且料口为斜切面，所述进液口连接外部水泵，且进液口截面积大于料口的截面积；
9.所述取料机构能够在转动过程中相对于横移托板靠近样品托架的一侧外延，所述横移托板在进液口远离取料机构转动中心的一侧设置有混合液输送管，所述取料机构的料口一端能够在转动至极限位置后，插入所述混合液输送管内。
10.通过将采样器获取的圆柱形土壤样品置于样品托架上，即可通过取料机构进行多次取样，且完成对土壤的取样后，能够通过液体直接混合土壤样品并获得混合液，之后即可连接容器后将混合液收集，且收集后的混合液不需要进行搅拌，可以直接进入后续的离心检测作业过程。
11.为了避免出现混合液泄露的现象，所述混合液输送管包括与取料机构连接的连接开口，所述连接开口的截面的矩形，且内壁固定有膨胀气囊。由于本装置的取样机构需要重
复多次取样，因此会持续进行插拔过程，因此，需要采用膨胀气囊来改变连接结构，使其不会因摩擦或其他因素导致密封失效。
12.实现上述膨胀气囊调节的具体结构为，所述膨胀气囊连接外部气压调节机构，且收缩状态下，竖直方向上所述膨胀气囊的截面大于取料机构的截面，而充气状态下，所述膨胀气囊的截面小于所述取料机构的截面。确保能够在取料机构插拔过程中膨胀气囊与其不接触，而在需要密封时，又能够通过充气的方式进行膨胀胀紧，将连接部密封。
13.在上述结构基础上，进一步的，所述取料机构由取料驱动器驱动转动，且取料驱动器仅能够在膨胀气囊处于收缩状态下完成对取料机构的驱动。必要的，上述取样机构的使用，不能对膨胀气囊产生影响，因此，在插入或抽出过程中，必须要膨胀气囊处于收缩状态，且上述结构中，水泵仅能够在膨胀气囊位于充气状态下运行。
14.上述样品托架的具体结构为，所述样品托架包括竖直设置的弧形限位板，所述弧形限位板的轴线与横移托板的移动轨迹线相交且相互垂直。由于本装置的取料机构为旋转取料，且两端分别需要完成进液和出液，因此需要确保在使用过程中，不会出现因外物遮挡的情况。
15.在上述结构基础上，进一步的，所述弧形管道结构的半径不小于所述弧形限位板的半径。如果弧形管道结构的半径过小，则无法在完成取样后通过转动的方式将料口漏出，因此无法与后续的混合液输送管连接，导致无法进行后续步骤。
16.具体的，所述弧形管道结构和弧形限位板的圆心角均不大于180
°
，且弧形管道结构的圆心角不小于120
°
。当弧形管道与弧形限位板的圆心角过大时，则能够在样品托架上被取料机构进行取样的部分会很少，当需要多次取样并检测多次取平均值时，就无法完成上述功能。
17.作为优选，所述样品托架的下底面为斜面，且倾斜方向朝向弧形限位板设置。在圆柱形土壤样品置于样品托架后，不会出现倾斜翻倒的现象，确保能够与预设方式完成取样。
18.为了方便在样品托架放置样品，所述样品托架设置在翻转架上，所述翻转架与基准板转动连接，且转动角度不小于90
°
，所述样品托架的长度方向能够相对于基准板水平或垂直。在样品托架水平状态下，能够方便将取样器获取的圆柱形土壤放置在样品托架处，而之后将其翻转至竖直状态，则能够由取料机构根据位置需要进行分次取样。
19.一种土壤成分检测溶解设备的使用方法，使用上述的一种土壤成分检测溶解设备，且包括以下步骤：
20.步骤一、样品放置，使用土壤取样器进行取样，得到圆柱形土壤样品，之后将得到的圆柱形土壤样品呈竖直状态置于样品托架上；
21.步骤二、高度调节，通过测距仪获取圆柱形土壤样品上表面的高度，并根据需要此高度数值移动升降托板至预设高度；
22.步骤三、位置调节，调节横移托板的位置，并驱动所述取料机构转动，且确保取料机构在转动过程中，能够在圆柱形土壤样品处完成取样；
23.步骤四、样品溶解，待取料机构转动至极限位置并插入混合液输送管后，开启水泵，将液体从进液口处注入，且在混合液输送管的出口处，设置容器；
24.步骤五、样品检测，将溶解有土壤样品的容器置于离心机处，进行离心作业，且完成离心作业后，对溶液进行检测。
25.区别于现有的检测方式，本装置应用后，工作人员仅需要根据需求完成对土壤混合液的离心及检测即可，而不需要自己完成分层分次的取样过程，且取样后的土壤混合液能够被完全冲散，因此也不需要进行搅拌过程，进而能够提升检测的效率。
26.本发明的有益效果在于：本发明为一种土壤成分检测溶解设备及其使用方法，能够代替工作人员完成对土壤的多次多层取样，且获取的混合液不需要额外进行搅拌，因此能够直接进入离心及检测过程，进而能够提升工作人员对土壤的检测效率，并且，本装置易于自动化，能够根据预设需求在规定高度处进行取样，且取样次数能够为多次，且取样量也能够根据位置调节进行实时调节，并且冲洗的混合程度远比人工通过搅拌棒搅拌后的混合程度更高。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本技术的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
28.在附图中：
29.图1为本发明俯视结构示意图；
30.图2为本发明侧视结构示意图；
31.图3为本发明俯视结构示意图(取料机构插入混合液输送管)；
32.图4为本发明俯视结构示意图(横移托板位移后)；
33.图5为本发明俯视结构示意图(样品托架水平状态)；
34.图6为本发明取料驱动器结构示意图；
35.图7为本发明取料机构料口结构示意图；
36.图8为本发明混合液输送管连接开口结构示意图(气囊处于收缩状态)；
37.图9为本发明混合液输送管连接开口结构示意图(气囊处于充气状态)；
38.图中各附图标记所代表的组件为：
39.1、基准板；2、升降托板；3、横移托板；4、驱动机构；5、取料机构；51、料口；52、进液口；53、从动齿轮；6、混合液输送管；61、连接开口；62、膨胀气囊；7、翻转架；71、连接铰链；72、限位件；8、样品托架；81、弧形限位板；82、测距仪；9、取料驱动器；91、齿条。
具体实施方式
40.实施例
41.如图1-5所示的一种土壤成分检测溶解设备，包括水平设置的基准板1，所述基准板1的上表面设置有能够在竖直方向上移动的升降托板2，且驱动所述升降托板2移动的具体结构为，所述升降托板2的下方设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有丝杆，所述丝杆上套接有丝杆座，所述丝杆在由驱动电机驱动转动的过程中，会带动所述丝杆座升降，因此将丝杆座与升降托板2固定后，所述升降托板2即可同步进行升降，且为了保持平衡，所述升降托板2在丝杆的对称侧还设置有导向杆，所述导向杆竖直设置，且所述升降托板2在导向杆处设置有导向孔。
42.在上述结构基础上，进一步的，所述升降托板2上设置有能够相对于升降托板2水
平移动的横移托板3，上述升降托板2能够根据需求进行高度位置的调节，以便适用于对圆柱形土壤样品不同深度位置进行取样的需求，但是在完成取样过程中，如果需要多次取样，就需要进行水平平面方向上的调节，为此，上述横移托板3的移动功能是必要的，且为了完成上述功能，必要的结构设计为，首先，所述升降托板2呈l型，即包括竖直的立板，所述横移托板3同样设置竖直立板，且与升降托板2的立板平行，并且，立板的设置方向需要垂直于横移托板3的移动方向，之后，通过多个导向轴连接横移托板3并贯穿竖直立板后，即可进行导向限位，且为了便于驱动，所述升降托板2的立板处还设置驱动机构4，所述驱动机构4为伸缩电缸，输出轴连接横移托板3后，即可带动所述横移托板3在水平方向上移动。
43.所述横移托板3在水平方向上仅能够沿一个方向上移动，确保横移托板3在移动后，能够进行多次取样，且横移托板3移动方向所在竖直平面上设置有样品托架8，样品托架8放置圆柱形土壤样品后，通过横移托板3的移动，即可远离或靠近所述样品托架8，并且，需要注意的是，所述样品托架8设置在基准板1上，确保位置恒定，且用于放置样品。
44.如图1、5所示，上述样品托架8的具体结构为，所述样品托架8包括竖直设置的弧形限位板81，所述弧形限位板81的轴线与横移托板3的移动轨迹线相交且相互垂直，确保圆柱形土壤的样品在置于弧形限位板81处后，能够被正确定位，以便后续过程中，能够依照预设路径进行取样。
45.并且，上述结构中，所述样品托架8的下底面为斜面，且倾斜方向朝向弧形限位板81设置，原因在于，在圆柱形土壤样品置于样品托架8后，不会出现向其他结构处倾斜翻倒的现象，而是能够以正确姿态倚靠在弧形限位板81上，确保能够与预设方式完成取样。
46.且为了方便在样品托架8放置样品，所述样品托架8设置在翻转架7上，所述翻转架7与基准板1转动连接，且转动角度不小于90
°
，即所述样品托架8的长度方向能够相对于基准板1水平或垂直。并且，通过上述结构，在样品托架8水平状态下，能够方便将取样器获取的圆柱形土壤放置在样品托架8处，而之后将其翻转至竖直状态，则能够由取料机构5根据位置需要进行分次取样，且为了确保圆柱形土壤样品的放置能够稳定，所述样品托架8靠近基准板1的一端为圆筒机构，且圆筒机构与弧形限位板81同轴设置，并且，上述圆筒机构的高度与丝杆驱动电机的高度相同，由于存在驱动电机使升降托板2无法降低到与基准板1接触，因此可以利用此空间进行样品稳定结构的设置。
47.且上述翻转架7与基准板1的转动连接方式为，所述翻转架2与基准板1通过连接铰链71连接，且连接铰链71相邻一侧设置有外延的连接板，所述连接板设置有开孔，通过限位件72贯穿两个开孔后即可对连接铰链71的状态进行限位，如图2所示，可以使翻转架7处于竖直状态，而将限位件72抽离后，即可使翻转架7到达水平状态。
48.在上述结构中，明确提出了根据深度进行取样的需求，为了满足这种需求，所述样品托架8的顶端设置有测距仪82，所述测距仪82用于检测样品上表面的高度，由于每次放置的圆柱形土壤的样品长度是不同的，而需要进行采样时，所述圆柱形土壤远离基准板的表面肯定是样品的基准平面，以此为基准，向下移动后进行取样，即能够得到预设深度要求的样品，因此，测距仪82由于高度恒定，因此能够测出放置后圆柱形土壤样品的上表面所在高度，之后通过将升降托板2移动至相同高度后，即可实现0深度下的取样，而需要不同深度的样品时，将升降托板2下移预设高度即可。
49.之后，针对于上述结构，完成取样的结构为：
50.所述横移托板3靠近样品托架8的一侧上还水平设置有取料机构5，所述取料机构5设置在横移托板3移动方向所在竖直平面上，且所述取料机构5能够在水平面上转动，通过转动完成取样，而且此过程中是往复的，转动取样后，还需要反向转动进行复位。
51.且如图1、3所示，所述取料机构5包括与转动轴同心且截面为矩形的弧形管道结构，所述弧形管道结构的一端为进液口52，另一端为料口51，且料口51为斜切面，即如图7所示，所述进液口52连接外部水泵，且进液口52截面积大于料口51的截面积，所述料口51能够在转动过程中，经过样品托架8所在位置并完成取样，之后再通过进液口52注入液体的方式，即可将样品从弧形管道结构内腔中冲出，并完成混合。
52.且上述结构中，由于本装置的取料机构5为旋转取料，且两端分别需要完成进液和出液，因此需要确保在使用过程中，不会出现因外物遮挡的情况。
53.如图3所示，所述弧形管道结构的半径不小于所述弧形限位板81的半径。如果弧形管道结构的半径过小，则无法在完成取样后通过转动的方式将料口51漏出，因此无法与后续的混合液输送管6连接，导致无法进行后续步骤。
54.具体的，上述结构中，所述弧形管道结构和弧形限位板81的圆心角均不大于180
°
，且弧形管道结构的圆心角不小于120
°
。当弧形管道与弧形限位板81的圆心角过大时，则能够在样品托架8上被取料机构5进行取样的部分会很少，当需要多次取样并检测多次取平均值时，就无法完成上述功能。并且，所述取料机构5也不需要完成能够取出所述样品托架8上的所有样品，在同一高度进行多次取样后，土壤样品很容易出现塌落的问题，因此，所述取料机构5在靠近弧形限位板81一段距离后，即可被弧形限位板81阻挡以至于无法取样，以确保土壤样品不会塌落。
55.为此，必要的，所述取料机构5能够在转动过程中相对于横移托板3靠近样品托架8的一侧外延，确保能够以预设方式进行取样，而不是由横移托板3阻挡。
56.完成取样之后，为了将样品注入容器进行检测分析，进一步的，在上述结构基础上，进一步的，所述横移托板3在进液口52远离取料机构5转动中心的一侧设置有混合液输送管6，所述取料机构5的料口51一端能够在转动至极限位置后，插入所述混合液输送管6内，插入混合液输送管6内后，即可通过在进液口52注入液体的方式将样品从取料机构5的内腔中冲出。
57.且如图8、9所示，为了避免出现混合液泄露的现象，所述混合液输送管6包括与取料机构5连接的连接开口61，所述连接开口61的截面的矩形，即与取料机构5的料口51配合设置，且内壁固定有膨胀气囊62。由于本装置的取样机构需要重复多次取样，因此会持续进行插拔过程，因此，需要采用膨胀气囊62来改变连接结构，使其不会因摩擦或其他因素导致密封失效，且上述结构中，密封的性能是必要的，为了能够将取料机构5内腔的样品冲出，水压要求比较高，因此，仅通过插接的方式，在连接处必然会出现泄露的现象，而上述膨胀气囊62的设置则能够有效改善这种问题。
58.且上述结构中，实现上述膨胀气囊62调节的具体结构为，所述膨胀气囊62连接外部气压调节机构，且收缩状态下，竖直方向上所述膨胀气囊62的截面大于取料机构5的截面，如图8所示，而充气状态下，所述膨胀气囊62的截面小于所述取料机构5的截面，如图9所示。确保能够在取料机构5插拔过程中膨胀气囊62与其不接触，而在需要密封时，又能够通过充气的方式进行膨胀胀紧，将连接部密封。
59.通过上述结构即可实现，通过将采样器获取的圆柱形土壤样品置于样品托架8上，即可通过取料机构5进行多次取样，且完成对土壤的取样后，能够通过液体直接混合土壤样品并获得混合液，之后即可连接容器后将混合液收集，且收集后的混合液不需要进行搅拌，可以直接进入后续的离心检测作业过程。
60.除上述结构外，如图6所示，实现上述取料机构5转动的具体结构为，所述取料机构5由取料驱动器9驱动转动，所述取料驱动器9包括伸缩电缸，且伸缩电缸的输出端连接有齿条91，所述齿条91与从动齿轮53啮合，所述从动齿轮53套接固定在取料机构5的转动轴上，即可完成上述驱动过程，且能够实现固定行程上的往复运动，必要的，所述取料驱动器9仅能够在膨胀气囊62处于收缩状态下完成对取料机构5的驱动。上述取样机构的使用，不能对膨胀气囊62产生影响，因此，在插入或抽出过程中，必须要膨胀气囊62处于收缩状态，且上述结构中，水泵仅能够在膨胀气囊62位于充气状态下运行。
61.针对于上述装置的一种土壤成分检测溶解设备的使用方法包括以下步骤：
62.步骤一、样品放置，使用土壤取样器进行取样，得到圆柱形土壤样品，之后将得到的圆柱形土壤样品呈竖直状态置于样品托架8上，且具体过程为，将所述翻转架7放平，之后将圆柱形土壤样品呈水平状态置于弧形限位板81上，之后将翻转架7竖直并使用限位件72进行固定；
63.步骤二、高度调节，通过测距仪82获取圆柱形土壤样品上表面的高度，并根据需要此高度数值移动升降托板2至预设高度，且测距仪82得到的高度数值，能够将升降托板2正确定位至圆柱形土壤样品的上表面，之后将升降托板2下移任意高度，即可获得对应任意深度的土壤样品；
64.步骤三、位置调节，调节横移托板3的位置，并驱动所述取料机构5转动，且确保取料机构5在转动过程中，能够在圆柱形土壤样品处完成取样，且具体过程为，所述取料驱动器8驱动取料机构5转动，取料机构5的料口51为斜切口，能够在经过圆柱形土壤样品的同时，将土壤样品切入取料机构5的内腔；
65.步骤四、样品溶解，待取料机构5转动至极限位置并插入混合液输送管6后，开启水泵，将液体从进液口52处注入，且在混合液输送管6的出口处，设置容器，且上述过程的具体操作为，确保膨胀气囊62为收缩状态，之后取料驱动器9移动至极限状态，此时使用气压调节机构将膨胀气囊62充气，使其涨紧，之后开启水泵，将高压液体从进液口52处注入，并在混合液输送管6的出口端接入容器，等待灌满容器后，将水泵关闭，之后将膨胀气囊62放气至收缩状态，最后将取料机构5复位；
66.步骤五、样品检测，将溶解有土壤样品的容器置于离心机处，进行离心作业，且完成离心作业后，对溶液进行检测。

技术特征：
1.一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，包括水平设置的基准板(1)，所述基准板(1)的上表面设置有能够在竖直方向上移动的升降托板(2)，所述升降托板(2)上设置有能够相对于升降托板(2)水平移动的横移托板(3)；所述横移托板(3)在水平方向上仅能够沿一个方向上移动，且横移托板(3)移动方向所在竖直平面上设置有样品托架(8)，所述样品托架(8)设置在基准板(1)上，用于放置样品，且样品托架(8)的顶端设置有测距仪(82)，所述测距仪(82)用于检测样品上表面的高度；所述横移托板(3)靠近样品托架(8)的一侧上还水平设置有取料机构(5)，所述取料机构(5)设置在横移托板(3)移动方向所在竖直平面上，且所述取料机构(5)能够在水平面上转动；所述取料机构(5)包括与转动轴同心且截面为矩形的弧形管道结构，所述弧形管道结构的一端为进液口(52)，另一端为料口(51)，且料口(51)为斜切面，所述进液口(52)连接外部水泵，且进液口(52)截面积大于料口(51)的截面积；所述取料机构(5)能够在转动过程中相对于横移托板(3)靠近样品托架(8)的一侧外延，所述横移托板(3)在进液口(52)远离取料机构(5)转动中心的一侧设置有混合液输送管(6)，所述取料机构(5)的料口(51)一端能够在转动至极限位置后，插入所述混合液输送管(6)内。2.根据权利要求1所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述混合液输送管(6)包括与取料机构(5)连接的连接开口(61)，所述连接开口(61)的截面的矩形，且内壁固定有膨胀气囊(62)。3.根据权利要求2所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述膨胀气囊(62)连接外部气压调节机构，且收缩状态下，竖直方向上所述膨胀气囊(62)的截面大于取料机构(5)的截面，而充气状态下，所述膨胀气囊(62)的截面小于所述取料机构(5)的截面。4.根据权利要求3所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述取料机构(5)由取料驱动器(9)驱动转动，且取料驱动器(9)仅能够在膨胀气囊(62)处于收缩状态下完成对取料机构(5)的驱动。5.根据权利要求1所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述样品托架(8)包括竖直设置的弧形限位板(81)，所述弧形限位板(81)的轴线与横移托板(3)的移动轨迹线相交且相互垂直。6.根据权利要求5所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述弧形管道结构的半径不小于所述弧形限位板(81)的半径。7.根据权利要求5所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述弧形管道结构和弧形限位板(81)的圆心角均不大于180
°
，且弧形管道结构的圆心角不小于120
°
。8.根据权利要求5所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述样品托架(8)的下底面为斜面，且倾斜方向朝向弧形限位板(81)设置。9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种土壤成分检测溶解设备，其特征在于，所述样品托架(8)设置在翻转架(7)上，所述翻转架(7)与基准板(1)转动连接，且转动角度不小于90
°
，所述样品托架(8)的长度方向能够相对于基准板(1)水平或垂直。10.一种土壤成分检测溶解设备的使用方法，其特征在于，使用权利要求1-8任意一项所述的一种土壤成分检测溶解设备，且包括以下步骤：
步骤一、样品放置，使用土壤取样器进行取样，得到圆柱形土壤样品，之后将得到的圆柱形土壤样品呈竖直状态置于样品托架(8)上；步骤二、高度调节，通过测距仪(82)获取圆柱形土壤样品上表面的高度，并根据需要此高度数值移动升降托板(2)至预设高度；步骤三、位置调节，调节横移托板(3)的位置，并驱动所述取料机构(5)转动，且确保取料机构(5)在转动过程中，能够在圆柱形土壤样品处完成取样；步骤四、样品溶解，待取料机构(5)转动至极限位置并插入混合液输送管(6)后，开启水泵，将液体从进液口(52)处注入，且在混合液输送管(6)的出口处，设置容器；步骤五、样品检测，将溶解有土壤样品的容器置于离心机处，进行离心作业，且完成离心作业后，对溶液进行检测。

技术总结
一种土壤成分检测溶解设备，包括水平设置的基准板，所述基准板的上表面设置有能够在竖直方向上移动的升降托板，所述升降托板上设置有能够相对于升降托板水平移动的横移托板；所述横移托板移动方向所在竖直平面上还设置有样品托架；所述横移托板靠近样品托架的一侧上还水平设置有取料机构；所述取样机构一端为进液口，另一端为料口，且料口用于在样品托架处取样，进液口用于注入液体；且料口能够在转动后插入混合液输送管内，并将土壤混合液排出，将其排入容器后，即可进行使用，且上述过程省去了人工进行测量取样并加水搅拌的过程，而是能够直接进行离心及检测，因此能够提升检测效率，即可以让工作人员直接获得预设深度土壤的检测用混合液。检测用混合液。检测用混合液。


技术研发人员：张梅峰
受保护的技术使用者：济宁市任城生态环境监控中心
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/12