一种水田土壤采样器的制作方法

1.本发明涉及土壤采样技术领域，特别涉及一种水田土壤采样器。


背景技术：

2.土壤取样器是指用于获取土壤样品的工具，其种类繁多。采集农地或荒地表层土壤样品，可用小型铁铲；研究土壤一般物理性质，如土壤容重、孔隙率和持水特性等，可利用环刀，环刀为两端开口的圆筒，下口有刃，圆筒的高度和直径均为5厘米左右。最常用的采样工具是土钻，土钻又分手工操作和机械操作两类。手工操作的土钻式样甚多，有采集浅层土样的矮柄土钻,观察1米左右土层内剖面特征的螺丝头土钻；螺丝头土钻进土省力，尤其适用于观察地下水位变化，但采集土样量小。采集供化学分析或不需原状土的物理分析用的土样时，用开口式土钻。采集不破坏土壤结构或形状的原状土样,用套筒式土钻。机械采土钻由马达带动，使钻体进入一定深度的土壤,然后将土柱提上,平放观察，按需要切割采样。土柱直径可以用不同直径的钻体控制,如5厘米、10厘米或更粗。机械钻效率高，可节省人力，但不及手工钻灵活、轻便。
3.现有的土壤采样器在长期处于积水或生长季积水、周期性淹水的环境中，常常需要从水层下取土壤样品或土壤含水率较高的环境下取样。由于土壤含水量比较大，与一般土壤相比其流动性更强，当土壤采样提取完后抽离的过程中，可能会由于受水体影响，土壤与采样器之间摩擦力不够，易发生扰动、样品脱离或流失，无法保持底泥结构原状，也不方便对土壤样品进行分成，从而影响研究工作的准确性。
4.另外，土壤某些物理性状的研究和相关研究工作的准确性、科学性均需要采集到原状土壤样品，因此，研发出符合上述要求的采样装置是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.(一)发明目的
6.本发明的目的是提供一种水田土壤采样器，克服采样过程中土壤脱离的缺陷，能够采集到原状土壤样品，保证相关研究工作的准确性和科学性。
7.(二)技术方案
8.为解决上述问题，根据本发明的一个方面,本发明提供了一种水田土壤采样器，包括：套管，套管包括外套管和内套管；旋转套筒，设在外套管和内套管之间，旋转套筒与内套管转动配合；采样管，设在内套管内，且沿内套管的轴向移动，并穿过内套管的采样端采样；闭合装置，设于内套管的采样端，旋转套筒与闭合装置传动连接，以使相对内套管周向旋转的旋转套筒带动闭合装置打开或关闭内套管的采样端。
9.进一步的，闭合装置包括：多个闭合片，其与内套管转动连接；多个连动杆，其与闭合片一一对应，每一连动杆的一端与对应的闭合片转动连接，另一端与旋转套筒转动连接，旋转套筒相对内套管周向旋转，带动闭合片转动，以使闭合片打开或关闭内套管的采样端；连动杆和闭合片的转动连接处设有轴接旋转钮，用于配合连动杆带动闭合片转动。
10.进一步的，每个闭合片包括凸起端和内凹端；凸起端与相邻闭合片的内凹端相配合，内凹端与相邻闭合片的凸起端相配合；每个闭合片还包括两端分别与凸起端和内凹端固定连接的组成端。
11.进一步的，外套管的采样端设置有倒锥形管头，采样管的采样端设置有倒锥形采样管头，倒锥形采样管头穿过倒锥形管头采样；倒锥形管头的采样端直径大于倒锥形采样管头的采样端直径，且倒锥形管头的采样端直径小于倒锥形采样管头的另一端直径。
12.进一步的，还包括：活塞和活塞推杆；活塞安装于采样管内，且与活塞推杆固定连接，活塞推杆用于带动活塞沿采样管的轴向移动。
13.进一步的，活塞推杆上设有内刻度尺，外套管上设有外刻度尺；刻度尺与外刻度尺的刻度差为倒锥形管头的高度。
14.进一步的，倒锥形采样管头的侧壁上设置有多个排水孔洞。
15.进一步的，外套管顶部的外壁上设有形状为t型的手柄，用于移动水田土壤采样器；采样管顶部的外壁上设有形状为t型的握把，用于移动采样管在内套管内沿内套管的轴向移动。
16.进一步的，外套管的顶部内壁上设置有限位卡槽，旋转套筒上设置有与卡槽相匹配的限位卡栓，用于控制闭合装置的开合和闭合装置的开合尺度。
17.进一步的，内套管的内壁上设置有滑动槽，滑动槽包括轴向设置的竖槽、与竖槽一端连通的周向设置的第一横槽和与竖槽另一端连通的周向设置的第二横槽；采样管的外壁上设置有与滑动槽相匹配的卡栓，卡栓能够沿滑动槽移动。
18.(三)有益效果
19.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
20.本发明的采样器简单实用、便携易带、采样精准，能克服由于水田土壤受水体影响发生扰动、样品脱离或流失而无法保持土壤结构原状的缺陷。
21.本发明的闭合装置起到了保护板的作用，避免了采集管在插入泥土采集了样品之后，在向上提拉时，由于土壤流动性大而发生土壤脱离，需要重新采集的问题。在采样完成后，下压套管，确保采样管刚好进入内套管的通孔中，再转动旋转套筒带动闭合装置闭合，进而保证采集管中的土壤样品不会掉落下来，保持了土壤的原状性，提高了工作效率，同时也减轻了使用人员的负担。
22.采样器采集土壤时，通过活塞推杆上的内刻度尺和外套管的外刻度尺的配合，确保采样深度的准确性，实现对不同深度的土壤进行收集采样。
23.采集管内设置的活塞能方便地将采存于采集管内的泥芯平稳地推送出来，为农土普查土壤检测提供完整的土壤样泥芯，对准确获取土壤信息、提高精准农业科学信息化管理水平具有明显的技术效果，在农土普查检测采样作业中有很好的推广应用前景。
24.相比机械动力钻，本发明的采样器成本低廉，简单实用，易携带，适合野外采样使用，且还可应用于其他类型土壤的采集。
附图说明
25.图1是本发明提供的水田土壤采样器开始采样的侧视结构示意图；
26.图2是本发明提供的水田土壤采样器采样时的侧视结构示意图
27.图3是本发明提供的水田土壤采样器结束采样的结构示意图；
28.图4是本发明提供的水田土壤采样器的采样管的结构示意图；
29.图5是本发明提供的水田土壤采样器的套管的结构示意图；
30.图6是本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置打开时从采样仰视的结构示意图；
31.图7是本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置工作状态时从采样端仰视的结构示意图；
32.图8是本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置闭合时俯视的结构示意图；
33.图9是本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置打开过程中俯视的结构示意图；
34.图10是本发明提供的水田土壤采样器的滑动槽的结构示意图。
35.附图标记：
36.1-采样管；2-活塞；3-活塞推杆；4-握把；5-套管；6-手柄；7-旋转套筒；8-闭合装置；10-限位卡槽；11-限位卡栓；12-滑动槽；13-卡栓；14-倒锥形采样管头；15-排水孔洞；51-外套管；52-内套管；53-通孔；54-倒锥形管头；81-闭合片；82-连动杆；83-轴接旋转钮；91-内刻度尺；92-外刻度尺；811-凸起端；812-内凹端；813-组成端。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
38.在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
39.显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
41.以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
42.在一实施例中，本发明提供了一种水田土壤采样器，用于采集水田土壤样品。图1是本发明提供的水田土壤采样器开始采样的侧视结构示意图，请查看图1，水田土壤采样器包括：采样管1、套管5和旋转套筒7。
43.图4是本发明提供的水田土壤采样器的采样管的结构示意图，请参看图4，采样管1设置为两端贯通的圆柱状管，采样管1的顶部侧壁上设有形状为t型的握把4，采样时通过推动握把4使得采样管1上下移动；采样管1的采样端，即插入水田土壤采样的一端，形成为上宽下窄的倒锥型采样管头14，且倒锥型采样管头14的侧壁上设有排水孔洞15，用于排水。
44.优选的，采样管1的内直径为2.6cm～3.2cm。
45.一实施例中，采样管1内还安装有活塞2和活塞推杆3，活塞2与活塞推杆3固定连接，活塞推杆3用于带动活塞2沿采样管1的轴向进行移动。
46.一实施例中，活塞推杆3上还设置有内刻度尺91，用于确定采样深度。
47.图5是本发明提供的水田土壤采样器的套管的结构示意图，请参看图5。
48.一实施例中，套管5包括同圆心不同直径的外套管51和内套管52，外套管51的顶部侧壁上设有形状为t型的手柄6，采样时通过推动手柄6使得套管5上下移动；外套管51的采样端，即插入水田土壤采样的一端，形成为上宽下窄的倒锥型管头54。
49.一实施例中，倒锥型管头54的采样端直径小于外套管51的直径，倒锥型管头54的另一端直径与外套管51的直径相同；且倒锥型管头54的采样端直径大于采样管1的直径，以使采样管1穿过倒锥型管头54接触土壤。
50.优选的，倒锥形管头54的采样端直径大于倒锥形采样管头14的采样端直径，且倒锥形管头54的采样端直径小于倒锥形采样管头14的另一端直径，使得倒锥型采样管头14的一部分穿过倒锥型管头54，另一部分卡位于倒锥型管头54内。
51.优选的，倒锥型管头54的采样端直径比倒锥形采样管头14的另一端直径的直径略小1-2mm。以使倒锥型采样管头14仅仅可以穿过倒锥型管头54一部分，并非全部穿过。使得套管5与采样管1之间的配合更方便，便于本领域技术人员的作业。
52.一实施例中，内套管52的两端贯通，以形成有通孔53，采样管1的直径比通孔53的直径略小2-3mm，使得采样管1设置在通孔53内，并沿通孔53的轴向进行移动。采样管1穿过通孔53后，再穿过倒锥型管头54后进入水田土壤中进行采样。
53.优选的，通孔53的直径比倒锥型管头54的采样端直径略大1-2mm。
54.一实施例中，外套管51和内套管52之间设有旋转套筒7，旋转套筒7与内套管52转动配合；且旋转套筒7的两端与内套管52的两端平齐。
55.闭合装置8设于内套管52的采样端，旋转套筒7与闭合装置8传动连接，以使相对内套管52周向旋转的旋转套筒7带动闭合装置8打开或关闭内套管52的采样端。
56.当闭合装置8打开时，通孔53打开，采样管1穿过通孔53进入水田土壤中采样；当采样管1采样完并回到通孔53中后，关闭闭合装置8，密封通孔53，使得采样管1中的样品不会掉落或流失。
57.图6是本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置打开时从采样端仰视的结构示意图，图7是本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置工作状态时从采样端仰视的结构示意图，图8是本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置闭合时俯视的结构示意图，图9本发明提供的水田土壤采样器的闭合装置打开过程中俯视的结构示意图，请查看图6、图7、图8和图9。
58.一实施例中，闭合装置8包括：多个闭合片81、多个连动杆82和多个轴接旋转钮83。闭合片81通过轴接旋转钮83与内套管52转动连接，连动杆82与闭合片81一一对应，每一连动杆82的一端与对应的闭合片81转动连接，另一端与旋转套筒7转动连接，旋转套筒7相对内套管52周向旋转，带动闭合片81转动，以使闭合片81打开或关闭内套管52的采样端；连动杆82和闭合片81的转动连接处设有轴接旋转钮83，用于配合连动杆82带动闭合片81转动。
59.优选的，多个闭合片81由一个完整的圆等分而成，该圆的直径与通孔53的直径相
同。内套管52和闭合片81之间设置的轴接旋转钮83用于将闭合片81固定于通孔53边缘的等分点处，并使得闭合片81与内套管52能够转动连接。连动杆82与闭合片81之间设置的轴接旋转钮83用于连接连动杆82与闭合片81，并配合连动杆82带动闭合片81转动。
60.优选的，多个闭合片81围绕同一圆点作顺时针周向移动时，闭合装置8闭合；多个闭合片81围绕同一圆点作逆时针周向移动时，闭合装置8打开。
61.一实施例中，每个闭合片81包括凸起端811和内凹端812；凸起端811与相邻闭合片81的内凹端812相配合，内凹端812与相邻闭合片81的凸起端811相配合；每个闭合片81还包括两端分别与凸起端811和内凹端812固定连接的组成端813。
62.可选的，多个闭合片81形成为花瓣状或扇叶状。
63.可选的，闭合装置8包括两个闭合片81，两个闭合片81重合后形状与通孔53相同，且闭合片81通过左右平移进行开合。
64.一些实施例中，外套管51的顶部内壁上设置有限位卡槽10，旋转套筒7上设置有与限位卡槽10相匹配的限位卡栓11，用于限制旋转套筒7的旋转，进而控制闭合装置8的开合；同时也可以控制限制旋转套筒7的旋转范围，进而控制闭合装置8的开合尺度。
65.具体地，图6及图7分别表示旋转套筒7带动闭合装置8完全打开时及打开过程中从采样器采样端仰视时的状态，图8表示旋转套筒7带动闭合装置8完全闭合时限位卡栓11扣入限位卡槽10，以固定旋转套筒7不再转动，图9表示旋转套筒7带动闭合装置8打开过程中限位卡栓11远离限位卡槽10的位置。
66.可选的，旋转套筒7绕内套管52的圆周做顺时针周向旋转时，闭合装置8闭合；旋转套筒7绕内套管52的圆周做逆时针周向旋转时，闭合装置8打开。
67.图10是本发明提供的水田土壤采样器的滑动槽的结构示意图，请查看图10。
68.一些实施例中，内套管52的内壁上设置有滑动槽12，滑动槽12包括轴向设置的竖槽、与所述竖槽一端连通的周向设置的第一横槽和与竖槽另一端连通的周向设置的第二横槽；采样管1的外壁上设置有与滑动槽12相匹配的卡栓13，卡栓13能够沿滑动槽12移动。
69.优选的，滑动槽12设为形状是工字型的滑动槽。
70.具体地，当卡栓13位于滑动槽12的第一横槽内时，采样管1的采样端与内套管52的采样端平齐；将卡栓13从滑动槽12的第一横槽转动至滑动槽12的竖槽内时，采样管1可在内套管52的通孔53内轴向移动；当采样管1移动一定距离后，卡栓13从滑动槽12的竖槽转动至滑动槽12的第二横槽内，采样管1被固定，此时，采样管1的倒锥形采样管头14刚好完全出露。
71.可选的，滑动槽12的竖槽的高度略高于倒锥型管头54的高度1-2mm，以使得采样完成时倒锥形采样管头14刚好与内套管52采样端齐平。本技术的采样器是用于水分较多且流动性较强的土壤，所以完成采样下压套管5时，采样管1只要刚好进入内套管52内部即可，不需进入太长，以防止水田土壤脱落，造成采样不完整。
72.一些实施例中，外套管51的外壁面上设有外刻度尺92。
73.具体地，外刻度尺92与内刻度尺91的刻度差为倒锥形采样管头14的高度，采样时外刻度尺92与内刻度尺91相互作用，进一步保证采样深度的准确性。
74.可选的，采样管1、内套管52和外套管51均为透明材质制成，以便于本领域技术人员可视化的采样。
75.在一实施例中，本发明提供一种水田土壤采样器的工作原理如下：
76.图1是本发明提供的水田土壤采样器开始采样的侧视结构示意图，请查看图1，水田土壤采样器准备工作时，转动旋转套筒7以带动闭合装置8，使得多个闭合片81完全打开；再将位于滑动槽12的第一横槽内的卡栓13拧转至滑动槽12的竖槽内，此时采样管1是可以上下移动的。推动握把4将采样管1的倒锥形采样管头14推出至外套管51的倒锥型管头54外，此时卡栓13刚好拧转至工字型滑动槽12的第二横槽中，采样管1被固定，无法上下移动。
77.图2是本发明提供的水田土壤采样器采样时的侧视结构示意图，请查看图2，通过手柄6将水田土壤采样器放置在采样点位置后，向远离采样点的方向拉动活塞推杆3，并根据活塞推杆3上的刻度尺91设置好需要的采样深度；推动握把4，将整个水田土壤采样器插入土壤中。同时利用外套管51上的刻度尺92进一步确保采样深度的准确性。
78.图3是本发明提供的水田土壤采样器结束采样的结构示意图，请查看图3，完成样品采集后，转动采样管1，将位于滑动槽12的第二横槽中的卡栓13拧转至滑动槽12的竖槽内，此时采样管1是可以上下移动的；朝向土壤方向推动手柄6，直至卡栓13卡入到滑动槽12的第一横槽内，固定好采样管1，此时采样管1将刚好回到内套管52内。
79.转动旋转套筒7将闭合装置8关闭，密封内套管52的通孔53，防止采样管1内的样品流失。同时限位卡栓11将扣入限位卡槽10中，固定旋转套筒7不再转动。
80.拉动手柄6将水田土壤采样器向远离土壤的方向提拉出，完成土壤样品采集。倒转水田土壤采样器，抽出采样管1，并缓慢推动活塞推杆3，将采集的土壤样品缓慢的推出采样管1后，装入盛土壤的器具中。
81.本发明旨在保护一种水田土壤采样器，包括：采样管1、套管5和旋转套筒7；套管5包括外套管51和内套管52；旋转套筒7设在外套管51和内套管52之间，与内套管52转动配合；采样管1设在内套管52内，且沿内套管52的轴向移动，并穿过内套管52的采样端采样；闭合装置8设于内套管52的采样端，旋转套筒7与闭合装置8传动连接，以使相对内套管52周向旋转的旋转套筒7带动闭合装置8打开或关闭内套管52的采样端。本发明的采样器简单实用、便携易带、采样精准，能克服由于水田土壤受水体影响发生扰动、样品脱离或流失而无法保持土壤结构原状的缺陷。
82.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。