浆料过滤器组件的制作方法

浆料过滤器组件
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求享有于2020年4月30日提交的美国临时申请no.63/017,789；于2020年4月30日提交的美国临时申请no.63/018,120；于2020年4月30日提交的美国临时申请no.63/018,153；以及于2020年4月30日提交的美国临时申请no.63/017,840的优先权，所有这些申请的全部内容都通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及农业采样和分析，并且更具体地涉及用于执行土壤和其它类型的农业相关的采样和化学特性分析的全自动系统。


背景技术：

4.周期性的土壤测试是农业技术的重要方面。测试结果提供了有关土壤化学组分的有价值信息，例如，植物可用的营养物和其它重要的特性(例如，氮、镁、磷、钾、ph等的水平)，使得可以将各种改良剂添加到土壤中以最大限度地提高作物的质量和产量。
5.在一些现有的土壤采样过程中，将收集的样本干燥、研磨、添加水，并且然后过滤，以获得适合分析的土壤浆料。将萃取剂添加到浆料中，以提取植物可用的营养物。然后，将浆料过滤以产生澄清溶液或上清液，将所述澄清溶液或上清液与化学试剂混合以用于进一步分析。
6.期望的是改进对土壤、植被和肥料的测试。


技术实现要素：

7.本公开提供了一种自动化计算机控制的采样系统(在下文中被称为“土壤采样系统”)和相关方法以用于收集、处理和分析土壤样本的各种化学特性，例如，植物可用的营养物。采样系统允许以同时并发或半并发的方式相对连续地和快速地相继处理和分析多个样本，以分析不同的分析物(例如，植物可用的营养物)和/或化学特性(例如，ph值)。有利地，该系统可以在“如收集的”条件下处理土壤样本，而无需先前所描述的干燥和研磨步骤。
8.本系统通常包括样本制备子系统和化学分析子系统，所述样本制备子系统接收由探头收集子系统收集的土壤样本，并且产生用于进一步处理和化学分析的浆料(即，土壤、植被和/或肥料和水的混合物)，所述化学分析子系统从样本制备子系统接收和处理所制备的浆料样本，从而对样本的分析物和/或化学特性进行量化。所描述的化学分析子系统可以被用于分析土壤、植被和/或肥料样本。
9.在一个实施例中，样本制备系统通常包括混合器-过滤器设备，其将处于“如采样的”(例如，未干燥且未研磨的)条件下的所收集的原始土壤样本与水混合以形成样本浆料。然后，混合器-过滤器设备在从该设备萃取浆料期间过滤浆料，用于在化学分析子系统中处理。化学分析子系统处理浆料，并且执行萃取剂和变色试剂添加/混合的一般功能，将浆料样本离心以产生澄清上清液，并且最终感测或分析以用于检测分析物和/或化学特性(例
如，经由比色分析)。
10.尽管采样系统(例如，样本收集、制备和处理)在本文中可以针对处理土壤样本来描述，这表示所公开的实施例的一类用途，但是应当理解，包括该设备的相同系统和相关过程还可以被用于处理其它类型的农业相关样本，包括但不限于植被/植物、草料、肥料、饲料、牛奶或其它类型的样本。因此，本文中的公开内容应当被广泛地视为农业采样系统。因此，本公开内容显然不限于仅用于针对感兴趣的化学特性来处理和分析土壤样本。
附图说明
11.本公开将从详细的描述和附图变得被更充分地理解，其中类似的元件被类似地标记，并且其中：
12.图1a是农业样本分析系统的第一实施例的基本示意图；
13.图1b是包括闭流回路浆料再循环的农业样本分析系统的第二实施例的基本示意图；
14.图2是可用在图1a或图1b的系统中的浆料密度计的第一实施例的透视图；
15.图3是其第一侧视图；
16.图4是其第二侧视图；
17.图5是其第一端部视图；
18.图6是其第二端部视图；
19.图7是其顶视图；
20.图8是其底视图；
21.图9是其第一纵向剖视图；
22.图10是其第二纵向剖视图；
23.图11是其纵向透视剖视图；
24.图12是可用在图1a或图1b的系统中的浆料密度计的第二实施例的第一透视图；
25.图13是其第二透视图；
26.图14是在拆卸了控制系统圆周板的情况下的其第三透视图；
27.图15是其纵向剖视图；
28.图16a示出密度计的振荡管的一部分，其说明了浆料中的铁颗粒在管的内侧上的积聚，这是由附接到管的永磁体的磁场引起的；
29.图16b示出附接到振荡管的磁隔离构件的第一实施例；
30.图16c示出附接到振荡管的磁隔离构件的第二实施例；
31.图16d示出附接到振荡管的磁隔离构件的第三实施例；
32.图16e示出附接到振荡管的磁隔离构件的第四实施例；
33.图16f示出用于振荡管的可能的定向振动运动；
34.图16g示出以竖直取向安装的振荡管；
35.图17是细过滤器单元的第一实施例的第一透视图；
36.图18是其第二透视图；
37.图19是其底视图；
38.图20是其顶视图；
39.图21是其侧剖视图；
40.图22是细过滤器单元的第二实施例的第一透视图；
41.图23是其第二透视图；
42.图24是其端视图；
43.图25是其顶视图；
44.图26是其侧剖视图；
45.图27是用于使用加压空气将土壤浆料掺合的无泵系统的示意图；
46.图28是示出添加到浆料中的稀释剂(例如，水)的稀释量对比浆料密度的第一图表；
47.图29是其第二图表；和
48.图30是其第三图表；
49.图31是微流体处理盘的微型泵的可替代实施例的顶视图，所述微流体处理盘包括形成在下室中的多个入口和出口端口；
50.图32是微流体处理盘的分析处理楔的透视图，所述微流体处理盘包括微型泵的可替代实施例，所述微型泵包括隔膜限制突片；
51.图33是包括微型泵的下部分的分析处理楔的活性层的透视图；
52.图34是其顶视图；
53.图35是从图34截取的微型泵的放大图；
54.图36是从图35截取的横向剖视图；
55.图37是图35的微型泵的下室的顶部透视图；
56.图38是压力放大电动气动控制空气阀的透视图；
57.图39是其顶视图；
58.图40是其横向剖视图；
59.图41是分析处理楔的顶视图，其示出流体互连的微型泵阵列；
60.图42是使用图38的多个压力放大电动气动控制空气阀以控制超细过滤器单元的操作的多路控制空气系统的示意图；
61.图43是超细过滤器单元的侧横向剖视图；
62.图44是根据本公开的移动式土壤收集样本系统的一个实施例的透视图；
63.图45是其收集组件的后顶部透视图；
64.图46是其前顶部透视图；
65.图47是图46的放大细节图；
66.图48是图45的收集组件的刀具组件的水平横向剖视图；
67.图49是收集组件的后底部透视图；
68.图50是其前底部透视图；
69.图51是其前视图；
70.图52是其后视图；
71.图53是其左侧视图；
72.图54是其右侧视图；
73.图55是其顶视图；
74.图56是其底视图；
75.图57是收集组件的收集设备的后分解图；
76.图58是其前分解图；
77.图59是收集设备的收集卷轴(spool)驱动机构的一部分的顶部透视分解图；
78.图60是其底部透视分解图；
79.图61是卷轴驱动机构的齿轮传动装置的已组装的透视图；
80.图62是联接至收集卷轴的其从动齿轮的透视图；
81.图63是从动齿轮组件的底部透视图；
82.图64是其顶部透视图；
83.图65是齿轮传动装置的侧剖视图；
84.图66是示出驱动齿轮和从动齿轮的齿轮传动装置的透视图；
85.图67是在收集设备处于第一角旋转位置中的情况下与土壤接合的处于活动下土壤样本收集位置中的收集设备的第一侧视图；
86.图68是在收集设备处于第二角旋转位置中的情况下的其第二侧视图；
87.图69是处于上收起位置中的收集设备的侧视图；
88.图70是支撑滚动托架的收集组件的托架底盘的前透视图，所述滚动托架安装有收集设备；
89.图71是其后透视图；
90.图72是其前视图；
91.图73是其后视图；
92.图74是其右侧视图；
93.图75是其顶视图；
94.图76是其底视图；
95.图77是其后分解图；
96.图78是其前分解图；
97.图79是具有轮或辊和导轨的托架的后透视图，为清楚起见移除了外托架框架；
98.图80是其前透视图；
99.图81是收集设备的收集卷轴的透视图；
100.图82是其放大透视图；
101.图83是收集设备的可替代的双卷轴的实施例的后透视图，其示出卷轴驱动机构的齿轮传动装置；
102.图84是在安装有齿轮驱动马达的情况下的其后透视图；
103.图85是齿轮箱的一部分以及从动齿轮和收集卷轴之一的顶部透视图；
104.图86是其分解透视图；
105.图87是收集设备的刀具组件的左侧视图，其示出在移除了卷轴定位致动器支撑框架的情况下的卷轴驱动机构；
106.图88是带有支撑框架的其左侧视图；
107.图89是刀具组件的第一左侧透视图；
108.图90是其第二左侧透视图；
109.图91是两个卷轴刀具组件的水平横向剖视图；
110.图92是从动齿轮组件的分解透视图；
111.图93是其已组装的视图；
112.图94是示出用于单或双卷轴的实施例的完整卷轴操作循环的示意图。
113.所有附图不一定是按比例绘制的。除非另有明确指出以外，在一个附图中编号出现但在其它附图中未编号出现的部件是相同的。除非另有明确指出以外，在本文中，对在带有相同完整编号但具有不同字母后缀的多个附图中出现的完整附图编号的引用应当被解释为一般参考所有这些附图。
114.对前面带有“p
‑”
的图号的任何引用是对wo2020/012369中的相同图号的引用。
具体实施方式
115.本文通过参考示例性(“示例”)实施例来说明和描述本公开的特征和益处。示例性实施例的该描述旨在结合附图来阅读，这些附图应当被认为是整个书面描述的一部分。因而，本公开明确地不应当限于这样的示例性实施例，这样的示例性实施例说明了可以单独存在或以特征的其它组合存在的特征的一些可能的非限制性组合。
116.在本文中公开的实施例的描述中，对方向或取向的任何引用都仅仅是为了描述的方便，而不是以任何方式限制本公开的范围。相对术语(诸如“下部”、“上部”、“水平”、“竖直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”)及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为是指如继而在所讨论的附图中所描述或所示出的取向。这些相对术语仅仅是为了方便描述，并且不要求以特定的取向来构造或操作的设备。诸如“附接”、“固定”、“连接”、“联接”、“互连”之类的术语和类似术语是指这样的关系，即：结构直接地或者通过干预结构间接地彼此固定或附接，以及可运动的或刚性的附接部或关系两者，除非另有明确指出以外。
117.如贯穿本文所使用的，本文公开的任何范围被用作用于描述该范围内的每个值的简写。在范围内的任何值可以被选择作为该范围的终点。此外，本文引用的所有参考文献通过引用整体并入本文。在本公开中的定义与所引用的参考文献的定义冲突的情况下，以本公开为准。
118.以下申请通过引用整体并入本文：于2019年7月10日提交的国际申请no.pct/ib2019/055862，其要求享有于2018年7月10日提交的美国临时专利申请no.62/696,271、于2018年9月11日提交的美国临时专利申请号no.62/729,623、于2018年10月15日提交的美国临时专利申请no.62/745,606、于2019年1月15日提交的美国临时专利申请no.62/792,987、于2019年4月5日提交的美国临时专利申请no.62/829,807和2019年6月12日提交的美国临时专利申请no.62/860,297的优先权。
119.化学品可以是溶剂、萃取剂和/或试剂。溶剂可以是用于制作如本文所述的浆料的任何流体。在优选实施例中，溶剂是水，这是因为它是可容易获得的，但是可以使用任何其它溶剂。溶剂既可以被用作溶剂，又可以被用作萃取剂。气体可以是任何气体。在优选实施例中，气体是空气，这是因为它是可容易获得的，但是可以使用任何气体。
120.测试材料是指上清液、滤液或上清液和滤液的组合。当在本说明书中以特定形式(上清液或滤液)使用时，也可以使用其它形式的测试材料。
121.流体输送者可以是泵、压差或泵和压差的组合。
122.微流体浆料处理系统修改方案
123.图33至图37示出气动致动的隔膜微型泵5760的修改方案，例如，本文先前描述的图p-256至图p-258中所示。该微型泵是微流体处理盘310的分析处理楔312的集成装置。微型泵5760可以用于萃取泵330、浆料泵331、试剂泵332、输送泵333或其它可以由微流体农业样本浆料处理和分析系统所需要的泵。这些微型泵被并入微流体装置的微通道网络325中，所述微流体装置可以是本文先前描述的微流体处理盘310的处理楔312。微型泵向流体施加动力，以驱动其通过微通道网络和盘的各种与流动相关的特征。值得注意的是，在一些其它实施方式中，微型泵可以在任何合适的多边形或非多边形构型的微流体歧管中体现，而不是在处理楔中体现。因此，包括微型泵的微流体装置明确地不限于楔形装置，其可以是微流体处理盘的一部分。因此，术语“微流体装置”应作广义解释；为便于参考，处理楔仅用作微流体装置的一个非限制性示例。
124.根据本公开的另一方面，可以提供用于形成隔膜操作的微型泵5760的隔膜限制特征，当限定微型泵的压力保持边界的多层微流体处理盘310的相邻上层5761和下层5762被压缩和连结在一起时，所述隔膜限制特征防止柔性隔膜5763散布。这防止隔膜的周边边缘向外地迁移超出由下层5762中的下泵室5765所形成的凹部的外部界限，否则这可能阻止在隔膜和下泵室周围形成适当的防漏密封，所述适当的防漏密封是在操作期间气动地加压微型泵所必需的。
125.图33至图37示出用于微型泵7510的隔膜限制特征的一个非限制性实施例。因此，在一个实施例中，微型泵7510可以包括围绕微型泵的上室5764的周边定位的多个间隔开且向内突出的限制突片7500(下文进一步描述)。周边延伸的密封通道7505围绕上泵室5764的周边凹入上层5761(例如，第一层)中。本文先前描述的下层5762(参见例如图p-256至图p-258)可以被认为与第一层或上层相接合的第二层。通道7505通过布置在密封通道7505的内边缘处的凸高的突出环形唇缘7502来与上泵室5764的主中心凹部7506分离。唇缘7502当被定位在上层5761上时支撑隔膜5763的周边部分，直到层被压缩和组装在一起为止。主中心凹部7506限定上泵室5764的平坦顶表面5764-2，如本文先前所描述的(也参见图p-257至图p-258)。优选地，但非必要的，限制突片7500被设置在具有平坦室的微流体装置层(例如，上层5761)上。图33至图37示出在微流体装置或盘处于组装位置中时的位于底部的上层5761，以保持隔膜在突片7500之间居中，直到上层和下层彼此附接为止。这与图p-257至图p-258中所示的微流体处理盘上层和下层的位置相反(这不必处于组装位置中)。
126.本发明的微型泵7510以与本文先前针对微型泵5760所描述的方式相同的方式操作以泵送流体。还值得注意的是，尽管未在图32至图37中示出，与所示的重新配置的上泵室5764相对的下泵室5765也可以任选地结合已经在本文别处所描述的和在p-256至图p-258中所示的防滞留(anti-stall)凹槽5769。
127.如图所示，限制突片7500从微流体处理盘中的微型泵7510的上层5761径向向内地突出到上泵室5764和密封通道7505中。突片7500可以具有任何合适的多边形或非多边形形状或它们的组合。在如图所示的一个非限制性实施例中，突片7500可以各自具有平坦的内表面，所述平坦的内表面形成在连接到上层5761的一对弧形弯曲的侧表面之间(最佳地在图35中示出)。突片可以被成一体地形成为上层5761的整体结构部分；微流体处理盘310的
层由粘附在一起的优选清透的聚合材料形成，如本文先前描述的。密封通道7505包括向上敞开的凹部，所述向上敞开的凹部用于当随着微流体处理盘310的分析处理楔312的多个层被组装而使隔膜被压缩在上层5761和下层5762之间时在其中至少部分地接收隔膜材料。这围绕隔膜和微型泵7510形成防漏密封。
128.图35示出定位在微型泵7510的上泵室5764中的隔膜5763(以虚线示出)，并且所述隔膜5763准备好在微流体处理盘的邻接的上层5761和下层5762之间组装。隔膜5763的周边边缘5763-3被示出为轻微接触并且接合向内突出的限制突片7500的内边缘或内表面以正确地放置隔膜。当盘上层和下层连同其间的隔膜一起被压缩时，可变形隔膜将变平并且试图在所有方向上径向向外地扩展，但它的扩展受到限制突片7500的限制。这防止隔膜5763向外迁移超出密封通道7505(否则会对密封产生不利的影响)，以确保围绕微型泵7510形成适当的防漏密封。
129.一种用于组装用于微流体装置的微型泵的处理或方法可以被概括为通常包括：提供包括第一泵室的第一层；将可弹性变形的隔膜在所述第一泵室上方定位在所述第一层上；将第二层定位在所述第一层和所述隔膜上；将所述隔膜压缩在所述第一层和所述第二层之间以促使所述隔膜径向向外地扩展；以及将所述隔膜的周边边缘与围绕所述第一泵室布置的多个限制突片接合，以限制所述隔膜的向外扩展。
130.在一个实施例中，一种用于微流体装置的微流体泵可以被认为通常包括：第一层；与所述第一层相邻的第二层；布置在所述第一层和所述第二层之间的界面处的有弹性的柔性隔膜，所述隔膜具有围绕所述隔膜周向延伸的周边边缘；形成在所述隔膜的第一侧上的第一泵室和形成在所述隔膜的第二侧上的第二泵室；以及多个限制突片，所述多个限制突片从所述第一层径向向内地突出到所述第一泵室中。所述限制突片与所述隔膜的周边边缘邻接地接合以限制所述隔膜。
131.分析流动池成角度的流动路径
132.根据分析流动池4150、3800或337的另一方面，中心流动路径和内部流动导管延伸穿过获得分析物测量的池(例如，流动池窗口4157，图p-129)的部分或区，所述中心流动路径和内部流动导管优选地与水平参考平面hp成角度地取向，所述水平参考平面hp可以被想象为穿过并且包括参照图中的流动池窗口4157的长形的几何中心。在图p-129中，流动池窗口4157平行于水平参考平面hp被水平地取向。然而，流动池窗口的成角度的取向是有利的，这是因为样本流体(例如，上清液)内的任何气泡都将干扰和扰乱测量读数。然而，当流动池的测量部分的流体流动路径为竖直的或大部分竖直的时，从上游流动部件(例如，泵、微型泵、混合室等)携带的任何气泡将由于其浮力而浮到顶部。这会携带气泡穿过和离开流动池的光学测量路径，这些气泡确实变得不紧靠流动池窗口4157中的测量光路滞留或积聚(参见例如图p-129)。由气泡浮力补充的流体速度使气泡保持悬浮状态和沿着流动路径运动，直到它们升出光学测量区为止。如果没有这种组合，气泡倾向于粘到流动路径壁上，并且表面张力使它们难以清除。
133.因此，在各种实施例中，用于测量本文公开的流动池的任何实施例的分析物的流动池窗口(例如，流动池窗口4157)可以与水平参考平面hp取向在0度和90度之间，优选地与水平参考平面取向成至少30度。在一些实施例中，流动池分析窗口可以被竖直地取向或与水平参考平面取向成90度。在一些实施例中，这可以通过将整个分析流动池或其中布置流
动池的部件与水平参考平面成一角度取向以使得测量流动池窗口伴随地与水平参考平面成一角度取向来实现。这可以参照图p-129作为示例来说明。分析流动池4150将以一角度取向，使得供比色测量光穿过的中心流动池窗口4157实现前述的与水平参考平面hp的优选角度取向。在分析流动池337被成一体地形成在微流体处理盘310的分析处理楔312的层内的情况下(参见例如图p-263)，整个楔或盘与水平参考平面成角度地取向以将分析流动池窗口与水平参考平面成角度地定位。
134.除了使分析流动池的测量部分(即，流动池窗口)的流体流动路径与水平参考平面hp类似地成角度地取向(例如，在一些实施例中几乎竖直)之外，有利的是还使任何一个流体室紧邻类似成角度的或竖直的流动池的上游。该上游流体室可以是隔膜泵、保持室、流体通路或当优选地从室的下部分抽吸流体时允许重力和浮力将气泡与流动路径分离的任何其它室。这首先最小化或防止气泡到达分析流动池装置。在一些实施例中，这可以通过具体地使上游室优选地与水平参考平面成至少30度并且大约竖直地(即，与其成90度)取向来实现。在一些实施例中，替代将这些分析池的流动池窗口成角度地取向或除此之外，可以在本文公开的非微流体处理盘分析流动池4150或3800的上游使用除气装置，例如但不限于市售的气泡捕集器。
135.以下节段描述了对本文先前描述的前述农业样本分析系统和相关联装置的各种修改方案，所述农业样本分析系统和相关联装置处理和分析/测量所制备的农业样本浆料以用于感兴趣的分析物(例如，诸如氮、磷、钾等的土壤营养物，植被，肥料等)。具体地，修改方案涉及图p-1中所示的土壤采样系统3000的样本制备子系统3002部分和化学分析子系统3003部分。为讨论以下的可替代装置和装备，提供了广泛的背景，图1a是概括农业样本分析系统处理流程顺序的高级示意系统图。该实施例说明了如本文进一步描述的静态浆料批次模式密度测量。图1b是相同的，但包括在细过滤站和样本制备混合室之间的浆料再循环回路，用于动态连续模式浆料密度测量。
136.现在参照图1a和图1b，农业样本分析系统7000按流动路径顺序包括土壤样本制备子系统7001、密度测量子系统7002、细过滤子系统7003、分析物萃取子系统7004、超细过滤子系统7005和测量子系统7006。土壤样本制备子系统7001代表系统的最初制备样本浆料的部分。因此，子系统7001可以包括本文先前描述的混合器-过滤器设备100或200中的任何一者，其包括：混合室(例如，分别为混合室102或混合腔207a)，在该处将水添加到大块土壤样本中以制备浆料；和粗过滤器(例如，过滤器146或挡块210上的流动凹槽218)，其从所制备的土壤浆料移除较大的颗粒(例如，小石头、碎石、碎屑等)。另外，粗过滤器的尺寸被设定为粗过滤器供浆料中的所需最大粒径穿过，以确保用于在该处理中使用的重量/密度测量的浆料的均匀流动和密度，如本文中进一步描述的。经由浆料泵7081的泵送，或者可替代地经由使用由流体联接器提供到加压空气源7082(在图1a中以虚线示出)的加压空气对混合器-过滤器设备室102/207a加压，可以将所制备的浆料从混合器-过滤器设备转移到密度测量子系统7002。
137.分析物萃取子系统7004和测量子系统7006可以包括图p-1、图p-79至图p-94和图p-261中所示的和本文先前描述的土壤采样系统3000或图p-96至p-121中所示的和本文先前描述的、布置在带有分析处理楔312的转盘组件中的微流体处理盘310。超细过滤子系统7005可以包括图p-261至图p-262(其与土壤采样系统3000相关联)或图p-263(其与微流体
处理盘310相关联)中所示的超细过滤器5757。这些系统和相关联装置已经被详细地描述，并且为简洁起见在此不再赘述。
138.值得注意的是，图1a至图1b中所示的装置和装备(例如，一个或多个泵、阀等)的次序可以在系统中被切换和重新定位，而不影响单元的功能。此外，可以添加额外的装置和装备，例如，阀装置、泵、其它流动装置、传感器(例如，压力、温度等)，以控制流体/浆料流动并且将额外的操作信息传输到可以控制所示的系统的操作的系统控制器。因此，系统不限于单独示出的构型和装置/装备。
139.数字浆料密度测量装置
140.密度测量子系统7002包括数字浆料密度测量装置7010，用于获得在图1a至图1b的样本制备室(例如，混合器-过滤器设备100)中制备的混合农业样本浆料的密度。在一个实施方式中，密度测量装置7010可以是图2至图16所示的u形管振荡器类型的数字密度计，所述数字密度计用于测量样本浆料的密度，所述样本浆料在一个非限制性示例中可以是土壤浆料，在下文中为了方便描述一种可能的用途，将使用所述土壤浆料，认识到其它类型的农业样本可以被处理，例如，植物废物、肥料等，如本文先前所描述的。然而，应当认识到，任何类型的农业样本浆料都可以在同一系统中被处理，包括土壤、植被、肥料或其它。浆料的密度被用于确定需要待添加到土壤样本中的稀释剂(例如，水)的量，以便实现对于分析物的化学分析所需的水土比，如本文进一步描述的。u形振荡管7011经由频率发射器或驱动器7012被激励以使管以其特征固有频率振荡。在各种实施例中，驱动器7012可以是电磁感应器、压电致动器/元件或机械脉冲发生器，所有这些都可操作以产生用户可控的且预编程的激励频率。提供了诸如接收器或拾取器7013之类的相对应的传感器，所述传感器被配置为当被激励时检测和获得振荡管的振动测量。拾取器可以是电磁的、电感的、压电的接收器/元件、光学的或其它能够检测和测量振荡管7011在被激励时的振动频率响应的市售传感器。激励的振荡管7011的脉冲或振动响应运动被拾取器7013检测，所述拾取器7013测量管的频率响应的振幅，当管是空管时，所述振幅在自然/共振或二次谐波频率处最高。或者，驱动频率与从动频率之间的相位差可以被用于缩窄到固有频率。
141.在操作中，当振荡管7011被激励时，振荡管7011的振动频率相对于浆料的密度变化，要么在一个实施例中所述浆料被停滞地填充在振荡管中以用于批量模式密度测量，要么在另一个实施例中所述浆料以优选地连续恒定的流速流过u形管以用于连续密度测量。数字密度测量装置经由数字控制器将测得的振荡频率转换为密度测量值，所述数字控制器被编程以比较空管的基线固有频率和填充浆料的管的基线固有频率。
142.频率驱动器7012和拾取器7013被可操作地和可通信地联接至电子控制电路，所述电子控制电路包括基于微处理器的密度计处理器或控制器7016-2，其安装到从基座7014支撑的电路控制板7016。控制器7016-2被配置为经由驱动器7012向振荡管7011传递脉冲激励频率，并且测量被激励的振荡管的谐振频率和相位的最终变化。数字密度测量装置7010经由控制器将测得的振荡频率转换为密度测量值，所述控制器被预编程和配置有操作软件或指令以执行测量和密度确定。控制器7016-2可以被提供和配置有所有常用的辅助装置和附件，所述常用的辅助装置和附件与本文先前已经描述的任何控制器类似并且是提供全功能可编程电子控制器所必需的。因此，为了简洁起见，将不进一步详细地描述密度计控制器7016-2的这些细节。
143.图2至图11示出根据第一实施例的具有振荡管的密度测量装置7010。密度测量装置7010还包括基座7014、多个间隔件7015、管安装块7017、流动连接歧管7018、至少一个或一对永磁体7025、电子电路控制板7016和电气通信接口单元7016-1，所述电气通信接口单元7016-1被配置为用于板的电源和与系统控制器2820的通信接口两者。基座7014被配置为用于将密度测量装置安装在平坦水平支撑表面、竖直支撑表面或以任何角度设置在其间的支撑表面上。因此，可以根据期望使用基座的任何合适的相对应的安装取向。考虑到在载有浆料的振荡管上的重力，基座的安装取向可以由振荡管7011的预期振荡方向确定。通常有利的是，以尽可能实现最高百分比的水平通路的方式将所有浆料通路安装在振荡管中，使得颗粒的任何沉降都垂直于流动通路而不是与其成一直线发生。在如图所示的一个实施例中，基座7019的形状可以是基本平面的和矩形的；然而，也可以使用其它多边形的和非多边形的基座。基座可以任选地包括多个安装孔7019，以便于用各种紧固件(未示出)将基座安装到支撑表面。基座7019限定密度测量装置7010的纵向中心线ca，其与振荡管7011的长度(如图所示，平行于管的平行腿部)对准。换言之，振荡管的长度沿着中心线ca延伸。在一个实施例中，振荡管7011内的中心线ca和流动通路可以如图所示是水平的，使得任何沉降垂直于通过通道的流动而不是与流动成一直线发生。在其它实施例中，振荡管内的流动通路的至少大部分可以是水平取向的。
144.间隔件7015在结构上可以是长形的，并且将控制板7016与基座7014间隔开，使得振荡管7011可以占据其间所产生的空间7015-1。为此目的可以使用任何合适数量的间隔件。该空间优选地是足够大的，以提供游隙，所述游隙用于容纳振荡管7011和诸如频率驱动器7012和拾取器7013的其它附件的运动。平面控制板7016可以优选地平行于基座7014取向，如图所示。
145.在一个实施例中，频率驱动器7012和拾取器7013可以被刚性地安装到电路板7016，如图2至图11中不同地示出。在如图12至图15所示的其它可能的实施例中，驱动器和拾取器可以被刚性地安装到附接到基座7014的分离的竖直支撑件7031上。在每种情况下，驱动器和拾取器都安装成与永磁体7025相邻和其附近，但不接触永磁体。永磁体7025产生与驱动器7012和拾取器7013相互作用的静磁场(磁通量线)，用于激励振荡管7011并且当振荡管7011被激励时测量振荡管7011的振动频率。
146.管安装块7017被配置为用于以悬臂的方式将振荡管7011刚性安装到其上。在一个实施例中，振荡管7011可以是直u形管构型，如图所示，其中所有部分都位于相同的水平面中。振荡管7011的直入口端部部分7011-1和直出口端部部分7011-2被安装到块7017并且由块7017刚性地支撑(参见例如图11)，以允许当管被电子地/电磁地激励时管类似于音叉振荡。安装块7017包括一对通孔7017-1，所述一对通孔7017-1接收振荡管的端部部分7011-1、7011-2以供它们完整地穿过。在一个实施例中，通孔7017-1可以是平行的。振荡管的与入口端部部分和出口端部部分相对的u形弯曲部分7011-3以及在u形弯曲部和安装块7017之间的邻接的管部分未被支撑，并且能够响应于由驱动器7012提供的激励频率而自由地振荡。
147.振荡管7011的入口端部部分7011-1和出口端部部分7011-2穿过管安装块7017凸出超出管安装块7017，并且每个都与限定连接歧管7018的浆料入口7020和浆料出口7021相关联而被接收在流动连接歧管7018的相对应开口通孔或孔7018-1中(参见图11中的浆料方向流动箭头)。通孔7018-1可以具有任何合适的构型，以便以紧密且流体密封的方式保持振
荡管7011的端部部分7011-1、7011-2。诸如o形环、弹性密封剂或类似物的合适的流体密封可以用于实现振荡管和连接歧管7018之间的防漏联接。连接歧管7018邻接地接合安装块7017，以提供穿过其的相连的联接开口，用于使入口端部部分7011-1和出口端部部分7011-2完全地支撑振荡管7011的端部部分(参见例如图11)。在预想到的其它可能的实施例中，连接歧管7018可以与安装块7017间隔开，但优选地相对紧密靠近安装块7017。
148.安装块7017、流动连接歧管7018和基座7014可以优选地由具有足够重量和厚度的合适金属(例如，铝、钢等)制成，以充当减振器，使得由密度测量装置7010测量的振荡管的激励仅指示填充的振荡管7011的频率响应，而不受任何相对应的寄生共振的干扰，所述任何相对应的寄生共振会以其它方式在基座或安装块和流动连接歧管中引发。
149.在图2至图11中所示的第一振荡管实施例中，振荡管7011可以具有如本文所示的和先前所述的常规u形。该管可以平行于基座7014的平坦顶表面取向。在一个非限制性的实施例中，振荡管7001可以由非金属材料形成。合适的材料包括玻璃，例如，硼硅酸盐玻璃。然而，在其它可能的实施例中，可以使用金属管。永磁体7025从振荡管7011固定地且刚性地支撑，并且例如在靠近u形弯曲部分7011-3的u形管的相对横向侧上被安装到振荡管7011，如图所示。u形弯曲部分距邻接安装块7017的振荡管的悬臂部分最远，并且从而当由驱动器7012激励时经历最大的位移/偏转，使得管振动频率变化是可容易地由数字仪表控制器7016-2检测的。对于填充有浆料的振荡管7011的频率偏差测量对比空管的固有频率，这产生了最大的灵敏度；频率的偏差或差异正被控制器7016-2所使用以测量浆料密度。
150.尽管具有振荡管的实验室数字密度计是可商购的，但是它们并不完全地兼容用于测量土壤浆料或其它农业材料的架子(shelf)，所述土壤浆料或其它农业材料与其它流体不同在土壤中可能存在不同量的铁(fe)。土壤浆料中的铁产生干扰准确的浆料密度测量的问题，这是由于浆料中的铁颗粒被吸引到密度测量装置7010中使用的永磁体。这导致铁颗粒聚集在距永磁体最近的管部分上，从而当振荡管装载有土壤浆料且由驱动器7012激励时由于不利地影响振荡管的共振频率而歪曲密度测量结果。图16a示出其中在振荡管中聚集有fe颗粒的这种不期望的情形。
151.为了在搬运含铁颗粒的浆料时解决上述问题，根据本公开的密度测量装置7010的实施例可以被修改为包括各种磁隔离特征或构件，其被配置为将永磁体与振荡管7011及其中的含铁浆料磁性地隔离。在如图2至图11所示的实施例中，每个永磁体7025都可以通过包括非磁性支座(standoff)7024(也在图16b和图16c中被示意性地示出)的磁隔离构件而安装到振荡管7011。支座从振荡管的横向侧沿相反方向且垂直于密度测量装置7010的纵向中心线ca横向地向外凸出。支座7024被配置有合适的尺寸或长度以将永磁体与振荡管7011间隔开足够远，由于以上讨论的原因，防止在管内产生足够强度的静磁场而吸引和聚集土壤浆料中的铁颗粒。磁场可以使得其强度减弱到允许颗粒在流动的力下运动而不沉积在振荡管的内侧上的程度。如图16b所示，从永磁体7025的北极(n)向南极(s)循环和流动的磁通量线(虚线)没有到达振荡管7011。磁体支座7024避免了如图16a所示由永久磁铁7025直接安装到振荡管7011所导致的铁聚集问题。
152.在由非金属和非磁性材料(例如，玻璃或塑料)形成振荡管7011的一个实施例中，支座7024可以被成一体地形成为管的单件式整体结构部分。在其它实施例中，安装有永磁体的支座可以是分离的离散元件，其例如经由粘合剂、夹子或其它合适的联接机械方法固
定地联接至振荡管7011。在设置金属振荡管的情况下，支座7024由非金属材料(例如，塑料或玻璃)形成，所述非金属材料通过合适的措施(例如，粘合剂、夹子、支架等)被附接到或粘附到振荡管。
153.可以使用用于将永磁体7025安装到振荡管7011和磁隔离构件的其它可能的布置，所述磁隔离构件屏蔽或引导由磁体产生的磁通量线远离管。例如，图16d示出包括磁隔离构件的永磁体组件，所述磁隔离构件包括散置在永磁体与振荡管之间的金属磁屏蔽构件7030，以导引弹匣(magazine)磁通线(虚线)远离振荡管。在所示的实施例中，屏蔽构件7030被配置为金属平板。图16e示出u形或杯形屏蔽构件7030，其类似于图16d执行。可以使用任何合适形状的金属磁屏蔽构件，只要弹匣磁通线被重新取向而不到达和穿透振荡管7011即可。
154.图16f示出经由放置频率驱动器7012和拾取器7013来激励振荡管7011的方向对于水平取向的管而言可以是在最硬的方向(例如，由管振荡运动箭头表示的左/右)上或在最不硬且最灵活的方向(例如，上/下)。这将显著地影响振荡管的固有频率，所述固有频率形成基线，所述基线与充满浆料的激励的管进行比较以确定浆料密度(重量)。管的较硬的侧对侧的激励/运动方向将具有较高的固有频率，而更灵活的上下方向将具有较低的固有频率。可以使用振荡管的任一取向或不同角度的取向。在一些实施例中，会进一步有利的是使管在重力方向(即，竖直方向)上比在加载/激励方向(即，由管振荡运动箭头表示的水平方向)上明显更硬，如图16b所示，以帮助降低会干扰密度测量准确度的系统噪音。
155.密度测量装置7010以在本领域中针对此类u形管类型的密度计而言已知的常规方式操作以从土壤浆料获得密度测量值。浆料密度测量值被传送到控制系统2800(可编程控制器2820)，其可操作地联接至密度测量装置7010，如参见图1a至图1b。这些测量值由控制器利用以依据待采样和待分析的材料类型自动地确定需要向浆料中添加多少水(稀释剂)才能达到预编程的目标水与土壤或其它农业样本材料的比率。
156.现在将描述一种用于制备农业样本浆料的示例性方法/过程，所述方法/过程使用借助密度测量装置7010(密度计)所得到的浆料密度测量值以及由控制系统2800的控制器2820经由合适的编程指令/控制逻辑所实施的预编程闭环控制方案。为了描述方便，该示例将使用土壤作为样本，但不限于此，并且可以用于其它农业样本材料(例如，植物、肥料等)。基于农田的环境条件和土壤类型，给定收集的样本中的任意数量的土壤以及相关联的任意土壤水分含量，土壤浆料将被稀释以达到所需的目标密度读数，从而确保可重复的分析结果。由于依据土壤的性质(即，沙质、黏土、亚黏土等)并非所有土壤样本都由相同密度的颗粒组成，所以系统将基于正被分析的样本的这些和其它特征可能具有不同的期望的密度目标。目标是恒定的土壤质量与水质量的比率，其由目标密度表示。
157.图28至图30是示出添加到浆料中的稀释剂(例如，水)的稀释量对比浆料密度的曲线，所述浆料密度被控制器2820使用以确定达到预编程的目标水土比所需的稀释剂的量。目标水土比可以以目标浆料密度的形式被预编程到控制器中，因为所使用的稀释剂的密度是一个已知的固定因子，所以所述目标浆料密度可以直接等同于该比率。由于正被使用的稀释剂的已知密度(例如，水的密度为0.998g/ml)也被预编程到控制器中，随着越来越多的稀释剂添加到系统中的浆料中，浆料混合物将最终将逼近稀释剂的密度，但永远不能逆转而变得比稀释剂的密度值更稀。因而，图28中所示的关系和曲线由控制器2820生成并且用
于达到目标浆料密度(水土比)。稀释量(y轴)是为实现稀释而添加的总体积。在添加不同量的土壤、土壤水分和水(稀释剂)以形成初始浆料混合物的情况下，该曲线的斜率会发生变化，但将保持相同的总体形状。
158.另外参照图1a至图1b，所收集的原始土壤样本和已知量的水如所指示的那样第一次最初在混合器-过滤器设备100中被混合，以制备浆料。一旦土壤浆料已经在混合器中被混合和均化，密度计就感测第一密度测量值并且将其传输到控制器2820。图28中的曲线上的点7090a指示所取得的第一密度测量值。
159.为了更精确地实时确定稀释量与浆料密度的关系，在接下来的步骤中由控制器2820计量已知量的水并且经由可操作地联接的水控制阀7091将其添加到混合器-过滤器设备100中(例如，20ml)，并且第二次测量所得的浆料密度。图29中的曲线上的点7090b指示取得的第二测量值。然后，可以由控制器在所取得的两个浆料密度点7090a和7090b之间生成线性关系(在曲线上由这两个点之间的实线表示)。对于给定的预编程的目标浆料密度(土水比)，继而可以将目标密度输入到该关系中，并且由控制器2820计算的输出是对实现目标所需的稀释剂(例如，水)的总量的第一估值。
160.接下来，控制器2820计量达到目标浆料密度所必要的额外稀释剂的估计量并且将其添加到浆料混合物中，所述额外稀释剂通过混合器-过滤器设备100与浆料混合。第三次测量所得的浆料密度。图30中的曲线上的点7090c指示所取得的第三测量值，所述第三测量值继续将数据点添加到线性关系中(参见曲线上的较长实线)。一旦控制器已经获得了至少三个浆料密度测量值和在浆料密度曲线上的相对应点，则控制器就可以对数据执行多项式回归，从而提供更精确的曲线拟合。基于并且使用预编程的目标密度，控制器2820继而基于更新的曲线计算所需的稀释剂的总量，并且将该量添加到浆料中以实现目标浆料密度。此过程可以被迭代以提高回归模型的准确性或者直到实际的密度足够接近目标密度为止。
161.图12至图15示出用于与密度测量装置7010一起使用的悬臂式u形振荡管7032的可替代第二实施例，其与本文先前描述的直u形振荡管7011形成对照。在本实施例中，振荡管7032具有折返式(recurvant)u形管形状，其中180度的主u形弯曲部分7032-3向后延伸到振荡管的直入口端部部分7032-1和出口端部部分7032-2的顶部上方，所述振荡管固定到管安装块7017和流动连接歧管7018。这是通过在直端部部分7032-1、7032-2和主u形弯曲部分7032-3之间添加两个额外的180度的次u形弯曲部分7032-4而产生的。一个次u形弯曲部分7032-4在主u形弯曲部分7032-3上游设置在振荡管的浆料入口腿部中，而另一个次u形弯曲部分7032-4在主u形弯曲部分下游设置在振荡管的浆料出口腿部中，如图所示。在该折返式振荡管实施例中，支座7024被设置在次u形弯曲部分上并且在相反的侧向方向上侧向向外地突出以将永磁体7025保持在与振荡管间隔开的关系中。频率驱动器7012和拾取器7013由位于永磁体附近的分离的竖直支撑件7031从基座7014支撑以激励振荡管7032，如本文先前所描述的。
162.在折返式振荡管7032中，浆料流遵循由图14中的方向流动箭头指示的路径。借助于主u形弯曲部分7032-3和次u形弯曲部分7032-4，浆料流在与中心线轴线ca平行的第一方向上运动两次，并且也在与中心线轴线ca平行的相反方向上运动两次。主u形弯曲部分7032-3被水平地取向，而次u形弯曲部分7032-4被竖直地取向。在该设计中，中心线ca和在振荡管7011内的流动通路的大部分可以如图所示保持水平取向，使得发生的任何沉降与通
过通路的流动垂直而不是与流动成一直线。
163.与以上描述的图2的第一u形振荡管7011第一次进行对照，三重弯曲的折返式振荡管7032设计是有利的，这是因为振动位移在管的左侧和右侧之间镜像(即，竖直弯曲部7032-4弯曲朝向彼此运动，并且继而随着管振荡而远离彼此运动)。正因为如此，在振动过程中总是有相等且相反的力相互抵消，并且从而对基座和其它部件的质量、刚度或阻尼的外部影响不影响振动。先前的直u形管振荡器设计由于没有对振荡进行配重而将容易地把振动传播到基座中，并且从而整个系统会有些振动。由于整个系统都振动，对整个系统质量、刚度或阻尼的任何外部影响都将人为地改变固有频率，从而在一定程度上对准确度产生不利影响。尽管如此，在不受不适当外部影响的情况下，直u形管振荡器会仍然是可接受的。
164.密度测量装置7010设置和部件的其余部分与利用振荡管7011的实施例本质上是相同的，并且为了简洁起见在此不再赘述。
165.在一些实施例中，可以提供结合频率发射器或驱动器7012和接收器或拾取器7013两者的前述功能的单个装置来代替分离的单元。作为一个非限制性示例，这样的装置可以是超声换能器。对于组合的单个驱动器拾取器装置7012/7013，该装置可以被激活以激励振荡管7011，使振荡管停止几次振荡，并且继而使振荡管被重新激活以测量管的最终振荡频率响应。在组合的设计中，仅需要靠近驱动器/拾取器布置的单个永磁体7025。
166.细过滤过滤器
167.现在将进一步描述图1a和图1b所示的细过滤子系统7003的过滤器单元。在测试中，发明人已经发现，从混合器-过滤器设备中直接出来的“细”过滤(例如，0.010英寸/0.254毫米)在某些情况下会不利地和显著地影响获得跨越可能遇到的、采样的和测试的所有类型的土壤的一致的水土比(例如，3:1)的能力。因此，在执行细过滤之前，有益的是了解和测量来自混合器-过滤器设备100的混合的原始土壤样本浆料的密度。因此，所公开的农业样本分析系统7000的优选但非限制性的实施例包括在密度测量装置7010上游的粗过滤器146以及在密度测量装置下游的细过滤器7050或7060；以下将更详细地描述其中的每个。公开了包括该两级浆料过滤的农业样本分析系统的两种不同示例性构型；一种构型如图1b所示具有从细过滤器单元返回到混合器-过滤器设备100的浆料再循环，以及一种构型如图1a所示没有再循环，在此进一步讨论。
168.农业样本分析系统使用第一粗过滤器146，其具有非常粗的筛网(例如，在一个可能的实施方式中，约0.04英寸至0.08英寸/1毫米至2毫米的最大粒径通路)来最初筛分和过滤出来自浆料的较大尺寸的石头、碎石和混凝料以避免阻塞/堵塞微流体处理盘310上游的流动导管(管材)管线，同时仍然允许在密度测量装置7010中执行准确的密度测量。在如本文先前描述的一个实施例中，粗过滤器146可以被结合到混合器-过滤器设备100中，或者可以是分离的下游单元。该粗过滤之后的是在具有细筛分(例如，在一种可能的实施方式中，小于0.04英寸/1毫米，例如，约0.010英寸/0.25毫米的最大粒径通路)的细过滤器单元7050或7060中执行细过滤以允许农业浆料样本穿过微流体流动网络和图p-96至图p-121中所示的微流体处理盘310的分析处理楔312的部件，而没有造成流动障碍/堵塞。对于土壤来说，这些经过细过滤器单元的极小颗粒构成了土壤的营养物含量的绝大部分，因此在系统中使用细过滤的浆料进行最终化学分析是可接受的。值得注意的是，细过滤步骤和过滤器单元
7050、7060可用于并且可适用于由其它待采样的农业材料(例如，植被、肥料等)组成的浆料，并且从而不限于仅土壤浆料。
169.图17至图21示出细过滤器单元7050的第一实施例，所述细过滤器单元7050可用于图1a至图1b所示的土壤浆料制备和分析系统中的任一者。细过滤器单元7050被配置为尤其与图1b的浆料再循环设置一起使用，所述浆料再循环设置包括在细过滤器单元7050(或7060)和混合器-过滤器设备100之间的闭合再循环流动回路7059，如图所示。
170.过滤器单元7050包括纵向轴线la、预过滤的浆料入口喷嘴7051、预过滤的浆料出口喷嘴7052、多个滤液出口7053(过滤后)、内部预过滤的浆料室7057、内部滤液室7054以及一个或多个过滤器构件，例如，布置在室之间的筛网7055。筛网7055在一个实施例中可以是弧形的并且定位在浆料室7057的顶部上，如在图21中最佳所示。可以设置任意数量的筛网。一对环形密封件7056将入口喷嘴7051和出口喷嘴7052流体地密封到过滤器单元的主体，以允许在将入口喷嘴和出口喷嘴固定到主体之前将过滤器筛网7055初始放置在过滤器单元内。主体可以是块状的、圆柱形的或其它形状。喷嘴可以与中心过滤器本体脱离，以便进入过滤器单元的内部并且最初安装筛网或定期更换筛网。螺纹紧固件7058或其它合适的联接器件可以用于将入口喷嘴和出口喷嘴联接至主体的相对端部。浆料入口喷嘴7051和出口喷嘴7052可以具有任何合适的构型，以便接受任何合适类型的管材连接器以将系统浆料管材7088流体地联接至过滤器7050。可以使用的管材连接器的一个非限制性示例是市售的john guest塑料半盒式连接器。可以使用其它管材连接器。任何合适的非金属(例如，塑料)的或金属的材料可以用于构造包括筛网7055的过滤器单元7050。在一个实施例中，过滤器单元的主体可以是塑料的并且筛网7055可以是金属的，例如，限定网孔开口的网格网孔。
171.在操作中并且在参照图1b描述通过细过滤器单元7050的浆料流动路径时，未过滤的浆料从粗过滤器146依次(从上游到下游)流过密度测量装置7010，并且通过入口喷嘴7051进入细过滤器单元。浆料轴向地且线性地流过预过滤的浆料室7057，并且然后通过出口喷嘴7052离开过滤器而返回到混合器-过滤器设备100(参见例如图1b中的“样本制备室”)。可以设置浆料再循环泵7080以流体地驱动闭合再循环流动回路7059中的再循环流并且将尚未细过滤的浆料返回至混合器-过滤器设备。可以使用任何合适类型的浆料泵。如果主浆料泵7081提供足够的流体动力来驱动浆料流通过整个闭合再循环流动回路7059，则在一些实施例中可以省略再循环泵。系统连续地将粗过滤的浆料再循环回到混合器的主掺合室一段时间。与单独使用混合器的情况相比，通过使浆料在闭合再循环流动回路7059中连续地再循环通过混合器和粗过滤器，这种再循环可以有利地帮助更快地获得均匀的浆料混合物以用于分析。在密度测量期间，先前描述的控制系统2800(包括可编程控制器2820)基于系统监测由密度测量装置7010测得的浆料密度将水自动地计量并且将其添加到的混合器-过滤器设备100，所述密度测量装置7010被可操作地联接至控制器，以便实现预编程的水土比。通过这种连续的浆料再循环，可以更好地混合浆料。
172.一旦获得了具有期望的水土比的粗过滤的均质浆料，再循环浆料流的一小部分就可以被绕过并且从细过滤器单元7050中被萃取，用于分析物萃取子系统7004中的初始处理和随后的化学分析(参见例如图1b)。所萃取的浆料横向地流过过滤器筛网7055而流入滤液室7054中，并且然后通过滤液出口7053向外地流到分析物萃取子系统。如果需要的话，可以通过合适的控制阀7070控制所萃取的浆料的流动，所述控制阀7070的位置是可在打开的全
流动、关闭的无流动和节流的部分打开的流动之间改变的。阀7070可以被手动地操作或由控制器2820自动地操作，一旦已经实现具有期望的水土比的均匀浆料，就在适当的时间打开，或者以其它方式被预编程。额外的阀也可以用于打开水流动，以便在清洁循环期间对过滤器反冲刷，为下一个样本做准备。
173.虽然在图17至图21中示出两个滤液出口7053，但是其它实施例可以具有多于两个或更少的滤液出口(即，一个出口)。每个滤液出口7053都流体地联接至和供应细过滤的浆料(滤液)至本文先前描述的专用土壤样本浆料处理和分析链或系统中的单独一个(例如，图p-96至p-121中所示的分析处理楔312或其它)；每个链都与其它链流体地隔离并且被配置为并行地量化不同的感兴趣的分析物(例如，诸如氮、磷、钾等的植物营养物)的浓度。
174.值得注意的是，以上使用的术语“预过滤”仅是指土壤浆料相对于当前描述的细过滤器单元7050还没有被过滤的事实。然而，浆料可以已经例如在图1a至图1b中看到的粗过滤器146中在上游经历了先前的过滤或筛分。因此，浆料可以在到达下游的细过滤器单元7050之前被过滤。
175.细过滤器单元7050被配置为消除浆料中的土壤颗粒或其它颗粒的通过，所述土壤颗粒或其它颗粒在极小直径的微流体流动通路/导管和微流体处理盘流动部件(例如，阀、泵和形成在p-96至p-121中所示的和本文先前描述的微流体处理盘310的分析处理楔312内形成的室)中导致阻塞或以其它方式阻隔它们。因此，细过滤器单元7050的过滤器筛网7055被设定尺寸为供与微流体处理盘兼容的土壤颗粒通过并且过滤器筛网7055的尺寸小于由与混合器-过滤器设备相关联的上游粗过滤器146筛出的土壤颗粒的尺寸。过滤器筛网7055具有多个开口，每个开口都被配置为从浆料中移除比预定尺寸大的颗粒以产生滤液。在一个实施例中，筛网7055可以由网格状金属网形成，所述网格状金属网限定用于过滤浆料的网孔开口。
176.因此，在一个优选实施例中，系统的第一粗过滤器146被配置为供具有第一最大粒径的浆料通过，并且第二细过滤器单元7050被配置为供具有比第一最大粒径小的第二最大粒径的浆料通过。此外，超细过滤子系统7005包括第三超细过滤器5757(其可以被结合到微流体处理盘310中或与微流体处理盘310相关联或与土壤采样系统3000相关联)，所述超细过滤子系统7005被配置为供具有比第一最大粒径和第二最大粒径小的第三最大粒径的浆料通过。如本文先前所描述的，超细过滤器5757是微孔过滤器，其可以代替离心机331并且被配置为从土壤浆料和萃取剂混合物产生澄清的滤液，所述澄清的滤液用作用于化学分析的上清液。因此，超细过滤器575的性能在最小值的最大可通过粒径方面胜于粗过滤器和细过滤器两者。作为非限制性示例，可以用于超细过滤器575的代表性孔径为约0.05μm至1.00μm并且包括0.05μm至1.00μm。值得注意的是，以上术语“第一”、“第二”、“第三”用于暗示当浆料通过图1a至图1b中所示的系统时浆料从上游到下游依次遇到的过滤器单元。因此，随着浆料依次通过每个过滤器单元，最大浆料粒径不断地变小。
177.在普通的过滤器操作中，所有的流动都被导引通过筛网，并且任何不通过筛网的事物都停在筛网上并且积聚。这需要在一段时间后对筛网进行排水或反冲刷，以保持其清洁和功能正常来用于其目的。如果需要待过滤掉大量的颗粒材料，则这会导致在过滤器需要清洁之前供过滤器正常工作的时间较短。出于这个原因，设计出新的筛网细过滤器单元7050、7060，其操作原理是仅从如上所述的主浆料再循环流动路径中萃取少量用于测试的
土壤浆料，而不是拦截所有浆料流以用于细过滤。由于仅浆料流的一小部分被萃取并且与由浆料流通过过滤器单元的主方向成横向地行进穿过筛网，以上这样做有利地使过滤器能够在相当更久的时间段内保持清洁。此外，优选地与由筛网7055所占据的平面平行取向的主浆料流动路径通过流动的剪切作用而连续地擦洗和清洁过滤器筛网7055(参见例如图20至图21)，以防止颗粒聚集在筛网上。还值得注意的是，细过滤器单元7050和7060有利地避免了其中可以聚集微粒的、具有低压力或低流量的内部区域。还期望的是避免将由于重力而聚集微粒的过滤器中的内表面取向。因此，细过滤器单元7050、7060的实施例优选地可以被取向为使得过滤器筛网7055、7065分别优选地在与通过过滤器本体的浆料的主流动路径成横向的方向上位于主流动和接合点上方，在所述接合点处旁通浆料流被抽吸以用于化学分析(参见例如图21和图p-238)。
178.图22至图26示出上述的细过滤器单元7060的第二实施例。细过滤器单元7060包括多个任选可更换的过滤器筛网组件或单元7068。在该实施例中，通过与细过滤器单元7050进行对照，过滤器筛网单元可以在不破坏与系统管材/管道的端部流体连接的情况下被移除和更换，从而极大地促进随时间的筛网的定期替换。过滤器单元7050具有内部安装的筛网7055，其可以通过移除如本文先前描述的浆料入口喷嘴7051和出口喷嘴7052来接近。在一些实施例中，过滤器筛网单元7068可以被构造成一次性的，以便当需要时可以将新的筛网单元与用过的堵塞的筛网单元互换。
179.细过滤器单元7060具有限定纵向轴线la的轴向长形主体、预过滤的浆料入口7061、预过滤的浆料再循环出口7062、多个滤液出口7063(过滤后)、与入口和出口流体连通的预过滤的内部主浆料室7067以及多个过滤器筛网单元7068，每个所述过滤器筛网单元7068都包括过滤器构件，诸如布置在室7067与一个滤液出口7063之间的筛网7065。入口7061和出口7062可以优选地在室7067的每个端部处位于细过滤器单元本体的相对端部处，从而允许主浆料室限定与每个滤液出口7063流体连通的浆料分配歧管。在一些实施例中，筛网7065可以是凸形弯曲的和圆顶形的(在图26中最佳示出)。主浆料室7067在筛网单元7068下方在入口7061和出口7062之间轴向地延伸。虽然细过滤器单元7060是凸形的，但可以以所示的取向使用，使得暴露于主浆料室7067中的浆料的筛网7065的部分可以被认为被基本水平地并且与纵向轴线la和通过主浆料室筛网的浆料的轴向流动平行地取向。当细过滤器单元7060在优选的水平位置中使用时，通过筛网的流动进一步沿着向上的方向(与纵向轴线la和室中的轴向浆料流动成横向)。该组合有利于以下两者：(1)随着浆料流过浆料室7067中的筛网，擦洗和清洁筛网7065，从而防止浆料颗粒聚集在筛网上，直到滤液被萃取为止，以及(2)抵消用于在筛网上聚集颗粒的重力的影响，这是由于浆料从底部进入筛网，从而将颗粒保持在筛网下方，直到发生滤液萃取为止。
180.细过滤器单元7060是轴向长形的，使得筛网单元7068可以如图所示布置在单个纵向阵列或行中，使得主浆料室7067是线性笔直的，以避免在其中可能聚集浆料中的颗粒的浆料流动路径中产生内部死流和低压区域。
181.在一个实施例中可以是弹性垫圈的环形密封件7066可以作为组件的一部分被直接结合到每个过滤器筛网单元7068中，以将筛网单元流体地密封到过滤器单元的主体。在一个实施例中，筛网单元7068可以具有杯形构型(在图26中最佳示出)，其中凸形弯曲的圆顶形筛网7065从密封件7066的一侧向外/向下突出到主浆料室7067中。每个筛网单元7068
都被接收在形成于过滤器单元7060的主体中的互补配置的向上敞开的容器7069中，所述容器7069与过滤器单元的主浆料室7067流体地连通。筛网保持器7064可以被可拆卸地联接至过滤器单元主体并且被至少部分地接收在每个容器中以保持每个筛网单元，如图26中最佳所示。主体可以是块状的、圆柱形的或其它形状。在一个实施例中，滤液出口7063可以是筛网保持器7064的成一体的整体结构部分，并且在一些实施例中可以以常规的管材倒钩终止，如图所示，以便于联接至系统的流动导管管材。可以使用其它类型的流体端部连接。滤液出口7063从顶部到底部完全地延伸穿过保持器(图26的分段)。在一些实施例中，保持器7064可以具有大致台阶状的圆柱形构型。螺纹紧固件7058或其它合适的联接器件可以用于将保持器7064可移除地联接至过滤器单元的主体。保持器7064将过滤器筛网单元7068捕获在容器7069中。任何合适的非金属材料(例如，塑料)或金属材料可以用于构造包括筛网7065的过滤器单元7060。在一个实施例中，过滤器单元的主体可以是塑料的，并且筛网7065可以是金属的。
182.与过滤器单元7050和筛网7055类似，筛网单元7068具有筛网7065，每个所述筛网7065都被配置为从浆料中移除比预定尺寸大的颗粒以产生滤液。因此，过滤器筛网7065具有多个开口，每个所述开口都被配置为使具有预定最大粒径的浆料通过。在一个实施例中，筛网7065可以由网格状金属网孔形成，所述网格状金属网孔限定用于过滤浆料的网孔开口。筛网7065或7055的其它实施例可以使用聚合物网孔。在其它可能的实施例中，可以使用其它类型的过滤介质来执行所期望的浆料筛分。
183.用于交换过滤器筛网单元7068的示例性过程包括移除螺纹紧固件7058，从每个容器7069与过滤器单元主体的纵向轴线la成横向地撤回保持器7064，横向地撤回过滤器筛网单元，将新的筛网单元与纵向轴线la成横向地插入每个容器中，将保持器再插入容器中，以及再安装紧固件。
184.一种用于使用浆料再循环和双重过滤来制备农业样本浆料的非限制性方法的概述通常包括以下步骤：在混合装置中将农业样本与水混合以制备浆料；将浆料第一次过滤；测量浆料的密度；将浆料再循环回到混合装置；以及，将再循环浆料的一部分通过次级细过滤器萃取，以获得最终滤液。将浆料第一次过滤使包括具有第一最大粒径的颗粒的浆料通过，并且将浆料第二次过滤使包括具有比第一最大粒径小的第二最大粒径的颗粒的浆料通过。然后，最终滤液流到本文公开的农业样本分析系统中的任一者，所述农业样本分析系统被配置为进一步处理和测量浆料中的分析物。
185.值得注意的是，细过滤器单元7050和7060可以在没有浆料再循环的情况下通过以下步骤与图1a的农业样本分析系统一起使用，即，所述步骤为：简单地经由堵塞物或经由流体地联接至出口喷嘴的闭合阀关闭相应的再循环出口喷嘴。或者，在浆料通过细过滤器之后，浆料可以流向废物。在这种情况下，在浆料正流过过滤器的同时，将需要从浆料中萃取滤液。
186.代替图1b的泵再循环系统，图27是示意性对角线图，其反而示出一种用于使用加压空气使粗过滤的浆料再循环通过细过滤器单元7050或7060的可替代装备布局和方法。两个掺合室流体地联接至细过滤器单元7050或7060的入口和出口，如由流动导管网络布局所示，所述流动导管网络布局可以是所示的管道或管材7086。掺合室中的至少一个可以由混合器-过滤器设备100a提供，用于初始地制备水和土壤浆料。另一个掺合室可以是额外的混
合器-过滤器设备100b，或者可替代地简单地是空的压力器皿。如图所示，四个浆料阀7085a、7085b、7085c和7085d被流体地布置在细过滤器单元与每个室之间，用于在掺合期间控制浆料的指引。在操作中，如果首先在混合器-过滤器设备100a(样本制备室#1)中制备浆料，则打开阀7085b和7085c并且关闭阀7085a和7085d。混合器-过滤器设备100a用来自带阀的加压空气源7086的空气加压，这促使浆料流过密度测量装置7010和细过滤器单元7050或7060而到达混合器-过滤器设备100b。然后，关闭阀7085b和7085c，并且打开阀7085a和7085d。然后，对混合器-过滤器设备100b加压，促使浆料沿相反的方向流过细过滤器单元7050或7060和密度测量装置7010而回到混合器-过滤器设备100a。该顺序循环被重复多次以继续浆料掺合。阀装置和加压空气源可以被可操作地联接至系统控制器2820压力并且由其控制，所述系统控制器2820压力可以被编程以促使这种来回流动非常迅速地发生。每次浆料流过密度计，就可以连续地测量浆料密度。一旦根据需要彻底地掺合浆料，则打开来自细过滤器单元的滤液出口以将过滤的浆料导引至图1b中所示的萃取子系统7004以用于处理和化学分析。在一些实施例中，针对每个混合室，可以使用单个加压空气源以代替分离的源。在另一个实施例中，第二室可以在其间有阀的情况下被直接地安装在第一样本制备室上方。重力将允许浆料向下流回到第一室中，并非对第二室加压。
187.系统浆料流动导管设定尺寸
188.浆料流动导管(例如，图1a至图1b中所示的浆料管材7088)的内径(id)在不堵塞管材的情况下对于农业样本分析系统7000的正确操作而言是关键的。当使具有较大颗粒的浆料通过小管运动时，堵塞的可能性增加。对于几乎层流而言，在壁处的速度接近于零，这会加剧堵塞。对于较小管材而言，由于浆料上的较高摩擦力，摩擦力变得较大。如果这些摩擦力变得太大，则颗粒将从流体中掉出并且颗粒在管材中积聚，从而导致流动停止。另外地，较大颗粒可以与其它较大颗粒一起楔入小管中并且导致阻塞和流动停止。然而，由于非常大的管材难以具有足以保持颗粒悬浮的流动来防止土壤颗粒沉降，所以具有非常大的管材也是有问题的。
189.发明人已经发现，浆料管材7088和通路的内径应当被设计成使得横截面内径最小是浆料中的最大粒径的两倍。也就是说，作为示例，如果颗粒被粗过滤器146或细过滤器单元7050或7060筛分到2mm的尺寸(例如，直径)，则管材的id应当不小于4mm的直径。相比之下，管材和通路的内径应当被设计为使得横截面内径最多为最大粒径(例如，直径)的十倍。也就是说，作为示例，如果颗粒被筛分到2mm的尺寸，则管材的id应当不大于20mm的直径。因此，浆料管材7088的优选内径具有介于最大粒径/直径的至少两倍和最大粒径/直径的不大于十倍之间的临界范围。
190.在一些实施例中，所使用的管材材料可以优选地是柔性的并且由含氟聚合物形成，例如但不限于在一个非限制性示例中的fep(氟化乙丙烯)。其它含氟聚合物例如为ptfe(聚四氟乙烯)、etfe(聚乙烯四氟乙烯)和pfa(全氟烷氧基聚合物树脂)。与这些含氟聚合物相关联的动态摩擦系数(dcof)也影响上述管材内径的优选范围，这是由于管材材料对浆料流动产生摩擦阻力。如按照astm d1894测试协议所测量的，fep、ptfe、etfe和pfa每个都具有在0.02至0.4之间且包含其在内的范围内的dcof。因此，在一些实施例中，与上述临界管材内径范围相关联的用于浆料管材7088的管材材料优选地还具有在0.02至0.4之间且包含其在内的范围内的dcof并且更具体地与fep相关联地具有在0.08至0.3之间且包含其在内
的范围内的dcof。由发明人执行的测试证实，在临界管材内径范围内的fep管材的使用避免了上述的浆料流动阻塞问题。在其它可能的实施例中，可以使用尼龙或其它类型的管材材料。
191.具有压力放大控制空气阀的多路气动控制系统
192.图38至图40示出压力放大电动气动控制空气阀7600的非限制性实施例。该阀允许与单个电动气动致动阀多路复用，所述单个电动气动致动阀在多个分析的类似功能之间共享，所述多个分析可以由本文公开的浆料处理/分析系统同时地实施。作为非限制性示例，当针对不同的浆料处理链或浆料分析处理楔312中的不同分析物并行地实施多个分析时，每个所述分析例如都使用与其自身相关联的一个或多个浆料过滤器或其它流动部件，其中流过该部件的浆料或水流体流动必须被控制(例如，流动打开/关闭)，一个共用的压力气动空气信号可以从上游控制空气阀7600发送到根据需要那么多的过滤器或流动部件，使得它们全部同时地致动每个分离的功能。对于用于每个浆料过滤器或其它流动部件的每个单一功能而言，这有利地避免了对于多个更昂贵的电动气动阀的需求。然后，可以通过从控制空气阀7600接收压力信号的非常廉价的空气导阀来控制用于完整浆料处理系统中的每个过滤器或流动部件单独功能的流体流动。以下进一步更详细地描述这种系统布置。
193.继续参照图38至图40，压力放大电动气动控制空气阀7600在如图所示的一个实施例中可以是提升阀。阀7600通常包括阀体7604、空气入口7601、与流体入口通路7610连通的流体入口7602、与流体出口通路7611连通的流体出口7603、柔性空气隔膜7608、柔性流体隔膜7606以及布置在它们之间的倍增柱塞7607。柱塞7607在每个端部处都被联接至隔膜。柱塞被可滑动地设置在中心孔7613中并且可以沿着并且平行于阀的致动中心线cl布置。流体隔膜7606被配置为将流体入口通路7610与流体出口通路7611交替地密封在阀座表面7615处。阀座表面7615被设置在流体入口通路与流体隔膜7606之间所形成的流体室7609中。空气室7608形成在空气隔膜7608的空气侧上，所述空气隔膜7608接收来自进气通路7612和进气口7601的控制空气信号。阀体7604可以由任何合适的非金属或金属材料形成。在一个实施例中，阀体可以是塑料的。隔膜7605和7606可以由任何合适的弹性体材料形成。在一些实施例中，如图所示，阀体7604可以由两个或更多个可移除联接的本体分段7604-1、7604-2和7604-3形成。这允许内部阀部件(例如，隔膜和柱塞)待被容易地组装。作为一个非限制性示例，阀体分段可以以任何合适的方式紧固在一起，例如，经由螺纹紧固件(未示出
–
参见阀体的每个拐角处的紧固件安装孔)的可螺纹联接。在其它可能的实施例中，这些分段可以例如经由合适的粘合剂被永久地联接在一起。
194.控制阀7600还可以包括电子阀致动器7620，其在一些实施例中可以被直接地联接至阀体7604以用于形成紧凑的阀单元。致动器7620经由电子控制信号被激活和控制，所述电子控制信号从可操作地联接至致动器(参见例如图42的虚线通信链路)的系统控制器2820(参见例如图p-302和本文先前描述的)传输。控制阀7600流体地联接至上游控制空气源7701并且向下游流体地联接至至少一个过滤器(例如，超细过滤器5757)的操作阀或以下进一步描述的农业浆料分析系统的其它流动部件。
195.柱塞7607是可在其中未向隔膜7608施加控制空气信号的未致动位置与其中施加控制空气的致动位置之间轴向地运动的。在致动位置中，流体隔膜7606接合阀座表面7615以切断通过阀的流体流动。该位置表示阀7600的关闭位置。在未致动位置中，流体隔膜脱离
阀座表面7615以允许流动通过阀，如图40所示。该位置表示阀的打开位置。
196.压力放大气动操作的控制空气阀允许相对低压的空气信号致动用于控制和提供相对高的下游压力的阀。空气隔膜7605的直径d1和表面积a1大于流体隔膜7606的直径d2和相对应的面积a2。流体入口通路7610在穿过阀座表面7615的穿透处具有直径d3和相对应的面积a3。在为了说明阀7600的压力放大方面的一个非限制性示例中，空气信号压力p1
×
空气隔膜面积a1＝柱塞力。甚至当p2大于空气信号压力p1时，柱塞力/a2大于受控的流体压力p2。一旦阀被关闭，阀就能够在上游流体入口压力高达p1
×
a1/a3的情况下阻挡流体。
197.图42是使用上述压力放大电动气动控制空气阀7600的多路控制空气系统的示例性非限制性实施例。多路控制空气系统使用阀7600来控制不同浆料处理和分析链或处理楔312中的多个流动部件(例如，超细过滤器单元7700)的操作。超细过滤器单元770每个都被配置为和可操作成产生基本澄清的滤液，所述基本澄清的滤液在添加萃取剂以从浆料中分离分析物之后但在添加试剂以用于分析之前提供上清液以用于化学分析和量化每个链或楔中的感兴趣的相应浆料分析物(例如，土壤营养物或其它)。图43是将在描述多路控制空气系统之前首先描述的超细过滤器单元7700的一个非限制性示例性构造的横向剖视图。
198.最初参照图43，超细过滤器单元7700包括长形过滤器本体7704，其限定过滤器中心线轴线cf并且包括诸如顶端部7715的第一端部、诸如底端部7716的相对的第二端部以及在这些端部之间沿着中心线轴线cf延伸的内部中心通路7712。在一个实施例中，过滤器本体7704可以具有大致圆柱形的配置；然而，在其它实施方式中，可以使用其它成形的本体。在一个实施例中，过滤器本体可以具有单件式整体结构，其可以由将不与浆料反应的任何合适的化学惰性非金属或金属材料铸造或模制。在一个实施例中，过滤器本体可以由塑料/聚合物形成。
199.过滤介质保持器7720被可移除地定位和接收在过滤器本体7704的中心通路7712中。过滤介质保持器7720可以是长形的，其具有限定第一端部的第一端部部分7722和限定第二端部的相对的第二端部部分7723。如图所示，在一个实施例中，端部可以是带凸缘的；然而，在其它实施例中，端部可以是不带凸缘的。每个端部部分7722、7723都被配置为在其间安装和支撑轴向长形的过滤介质7721。过滤介质7721可以具有限定内部滤液室7714的管状配置，所述内部滤液室7714接收从限定在过滤器本体和过滤介质之间的环形浆料入口增压室7713径向向内地穿过过滤介质的过滤的浆料(即，滤液)。与本文先前针对超细过滤器5757描述的微孔介质类似的、任何合适的微孔介质都可以用于超细过滤介质7721，例如但不限于微孔聚合材料或烧结金属或陶瓷。用于产生合适的最大粒径的滤液(或上清液)以供系统进行化学分析的“超细”过滤器可以在一些非限制性实施例中被定义为具有在从0.1微米到10微米的范围内通过的最大粒径的过滤介质。
200.在一个实施例中，超细过滤器单元7700包括多个入口和出口端口，其包括但不限于浆料入口端口7705、滤液出口端口7710、废物出口端口7709、7711、排气/溢流端口7708、过滤器加压空气入口端口7706、空气端口7726和过滤器反洗入口端口7707。空气端口7726可以被配置为双向端口以将加压空气引入过滤器单元中并且在初始浆料填充期间从单元排出空气，如本文进一步描述的。空气端口7726和滤液出口端口7710可以与过滤器中心线轴线cf和过滤介质7721平行地取向。上述所有其它端口与轴线cf和过滤介质成横向地且切向地取向，以在环形浆料入口增压室7713中产生涡旋/混合作用。
201.前述端口中的每个都具有相关联的气动空气导阀7724，其在工艺液体或流体侧(例如，浆料、水、空气等)上流体地联接至端口以控制流体流向/流自超细过滤器单元7700。图43中所示的所有阀均是空气导阀；为清楚起见，仅标记了少数几个。如图42中所示，根据端口的类型(例如，水、空气、浆料)，每个空气导阀7724都在控制空气侧上依次流体地联接至专用的和相关联的控制空气阀7600。控制空气阀7600输送脉冲空气以操作每个空气导阀7724来控制其打开或关闭位置。在一个实施例中，空气导阀可以被配置为打开气压并且经由包括的复位弹簧(单先导气动阀)关闭空气或弹簧或者关闭气压(双先导气动阀)。这种空气导阀是可从许多来源商购的，并且与气动压力放大控制空气阀7600对比是相对便宜的，所述气动压力放大控制空气阀7600需要电信号来操作阀的电子阀致动器7620。对于本文公开的超细过滤器单元7700而言值得注意的是，与单浆料处理/分析链或处理楔312相关联的单过滤器单元将需要11个空气导阀7724。
202.超细过滤器单元7700可以根据以下一般程序和方法操作。下文描述的过程可以完全地自动化并且通过本文先前描述的电子系统控制器2820经由控制器的处理器执行的适当程序指令以顺序方式控制。优选地，过滤器单元被竖直地取向，使得端部7715在顶部(即，顶端部)处并且端部7716在底部(即，底端部)处。然而，可以使用过滤器单元的其它取向。除非另有明确指出以外，下文对过滤器单元的打开或关闭端口的引用由与这些端口中的每个相关联的空气导阀7724控制。
203.为了开始该过程，在萃取剂已经与浆料彻底地混合之后的点处，浆料和萃取剂混合物从浆料分析处理系统的上游浆料萃取歧管经由打开的浆料入口端口7705注入过滤器中。这可以类似于使用如本文先前描述的超细过滤器5757的在图p-261(浆料处理系统3000)或图p-263(浆料分析处理楔312)所示的过程中的萃取点。这在当前的图43中表示为浆料处理系统的萃取剂混合部分7730。浆料围绕过滤介质7721圆周地流动并且在靠近过滤器单元的顶端部7715的环形浆料入口增压室7712中向下流向过滤器单元的相对底端部7716。在该过程期间，排气/溢流端口7708被打开以允许在浆料填充程序(其可以包括少量的浆料溢流)期间包含在环形增压室中的残余空气在大气压下逸出到废物。
204.空气加压排放端口7726经由图43中所示的排放空气导阀7724打开，以允许过滤介质7721内的内部滤液室7714中的残留空气经由流体地联接至端口7726的空气歧管7728逸出到大气，如图所示。因此，滤液室7714和浆料入口增压室两者都被排放到环境大气压。排放空气导阀经由空气歧管7728来与空气加压排放端口7726流体地联接，所述空气歧管7728还包括与流体地联接至端口7726的低压和高压空气供应相关联的空气导阀，如图所示。这些空气供应导阀最初是关闭的，并且在过程的该阶段处保持关闭。
205.接下来，过滤器单元和浆料出口流动导管7725(例如，管材)被灌注。打开与浆料出口流动导管流体联接的灌注滤液废气导阀7724-2。经由浆料入口端口7705输送到过滤器单元的浆料填充外部环形增压室7713并且经由在增压室与低压滤液室之间的压降从增压室通过过滤介质7721径向向内地流入内部滤液室7714中。在短到足以启动过滤器单元和浆料出口流动导管的时间上将滤液经由滤液废气导阀7724-2导引至废物。值得注意的是，在灌注操作期间关闭与将滤液/上清液转送到浆料处理和分析系统的下游化学分析部分7731相关联的滤液供气导阀7724-1。在启动步骤停止之后，关闭低压空气导阀和滤液废气导阀7724-2。
206.在灌注步骤之后，环形浆料入口增压室7713经由从加压空气源至过滤器加压空气入口端口7706建立高压过滤空气流动而被加压。浆料穿过过滤介质7721而进入内部滤液室7714中，在该处收集形成用于化学分析的上清液的过滤的浆料(滤液)。值得注意的是，用于使所有前述的低压和高压空气到内部滤液室7714中的加压空气源和用于浆料入口增压室7713的高压空气可以是单个源，例如，图p-1中所示的空气压缩机3030和空气罐3031，或本文先前描述的其它合适的可用空气源。空气经由适当配置的且带阀的空气导管(例如，管材)供应到超细过滤器单元700的各个空气端口。
207.然后，通过打开与过滤器内部滤液室7714流体联接的空气加压排放端口7726以及与环形浆料入口增压室7713流体联接的排气/溢流口7708，将过滤器再次排气到环境大气。为了将滤液/上清液供应到浆料处理系统的下游化学分析部分7731，打开低压空气供应导阀7724和滤液导阀。然后，将试剂添加到滤液/上清液混合物中，并且继而以本文先前描述的方式测量分析物的水平。
208.执行过滤器冲洗步骤、反洗步骤以及继而空气干燥步骤以制备超细过滤器单元7700来用于处理下一个浆料样本。通过打开与过滤器反洗入口端口7707和下部废物端口7709、7711流体联接的加压水供应空气导阀7724来执行冲洗步骤。旋流的水流在从过滤介质7721的外表面切向地擦洗残留的浆料颗粒的同时从浆料入口增压室7713强力地移除多余/残留的浆料。通过首先将来自加压水供应的水通过空气加压排放端口7726注入滤液室7714中来执行反洗步骤。这迫使水在与先前过滤浆料的方向相反的径向方向上径向向外地通过过滤介质7721。在浆料入口增压室中收集的水(其包含从过滤介质驱除的浆料颗粒)经由废气导阀被导引至废物。水流被终止，并且然后将高压清洁空气脉冲通过空气加压排放端口7726施加到过滤器单元内部滤液室7714中。这产生了锤击效应以将任何残留的浆料颗粒从过滤介质7721敲掉。由高压空气供应提供的该空气压力高于图43所示的“过滤压力”或“低压”空气，以便通过驱除较小颗粒来促进适当的微孔清洁，所述较小颗粒将由于横跨介质的零压差而以其它方式保持嵌入过滤介质的表面中。过滤空气压力供应可以处于比低压空气供应高但比高压空气供应压力低的中间压力。低压空气供应处于选定的压力下，以使滤液轻轻地运动通过过滤器单元并且从过滤器单元排出。较高的中间过滤压力空气供应处于选定的压力下，以推动浆料通过过滤介质而产生滤液。与用足够大的力产生滤液以驱除截留在过滤器上的颗粒相比，仍然更高的高压空气供应处于选定的压力下，以使清洁空气在相反的第二方向上“反冲击”通过过滤介质。在一些实施例中，由高压空气供应提供的清洁压力优选为过滤压力的至少1.5倍至2倍，以便令人满意地从过滤介质驱除和清除所截留的颗粒。然后，通过打开与较高压力的空气源相关联的空气导阀7726来执行空气干燥步骤，以允许“高”压空气将残余的水从滤液室7714推到浆料入口增压室7713，同时与入口增压室7713流体联接的“过滤”空气继而将残余的水推到大气端口7709、7711端口以用于浪费。这在过滤器内产生涡流气流干燥效应。在一个实施例中，可以通过在过滤器的顶部处的多个切向空气入口端口和在过滤器的底部处的与单元垂直的多个废物出口端口来促进干燥。优选地，可以提供偶数数量的空气入口和废物出口端口以平衡流动。在顶部和底部处的端口的这种轴向分离和偏移随同大量的空气一起产生了有利于快速干燥的涡流作用，以便快速连续地过滤下一个浆料样本以用于下一个分析周期。
209.图42中所示的多路气动控制空气系统示出更昂贵的气动控制空气阀7600和更多
数量的更便宜的空气导阀7724的组合，这提供了满足多个超细过滤器单元7700的控制空气要求的成本有效的解决方案；每个过滤器单元都包括多个相关联的空气导阀以用于控制上述的操作过程的多种功能需求。在所示的实施例中，每个过滤器单元都具有11个相关联的空气导阀(或多或少可以被用在其它系统变型方案中)。由于每个过滤器单元的每个空气导阀都具有相同的功能，所以可以通过多路复用横跨所有过滤器单元同时地致动每个功能，以产生更经济的控制空气系统，这对于本浆料处理系统而言是有利的，在本浆料处理系统中期望的是多个浆料分析以对在同一农业样本(例如，土壤)中包含的不同分析物并行地处理和化学定量。这会产生更快的结果，从而允许更快地处理下一个农业样本。
210.作为仅用于描述多路气动控制空气系统的目的的示例，为了简化说明，图42仅示出四个超细过滤器单元7700，它们被指定为7700-1至7700-4。每个过滤器单元都被示出为具有四个端口和相关联的空气导阀7724，其被标记为阀“1至4”。每个空气导阀1至4都经由相应的专用且流体隔离的共享空气分配歧管7703-1至7703-4流体地联接至相应的上游专用控制空气阀7600，其被标记为7600-1至7600-4。例如，空气导阀1流体地联接至并且共享第一共享空气分配歧管7703-1，并且在该示例中对于其余的空气导阀2至4而言以此类推。每个控制空气阀7600-1至7600-4都在上游依次流体地联接至共用的空气供应歧管7702，所述共用的空气供应歧管7702又流体地联接至共用的空气源7701，所述共用的空气源7701可以是图p-1中所示的空气压缩机3030和相关联的空气罐3031，或本文先前描述的任何其它空气源。
211.图42中所示的本发明的多路气动控制空气系统的优点在于，仅控制空气阀7600-1至7600-4需要被可操作地且可通信地联接至系统控制器2820，以便控制向超细过滤器单元7700-1至7700-4和每个单元的空气导阀“1至4”供应控制空气。这大大简化了控制上述每个过滤器单元的浆料过滤和过滤后清洁操作所需的控制系统配线和控制器编程。控制空气系统允许与在多个分析的类似功能之间共享的电动气动阀进行多路复用。当存在多个分析时，每个分析都使用其自己的一个或多个过滤器，一个共用的气动信号可以发送到根据需要那么多的过滤器，使得它们全部同时地致动每个功能，而无需用于每个增量分析的额外的昂贵的电动气动阀。
212.在操作中，作为示例，当系统控制器2820被预编程和被定时以同时开启与打开四个过滤器单元7700-1至7700-4中的每个的空气导阀“1”相关联的相同的过滤器功能(其可以是以上描述的功能中的任一者)时，控制器发送电气控制信号至控制空气阀7600-1。阀7600-1打开以将控制空气信号流同时地通过共享的分配歧管7703-1传输到每个超细过滤器单元7700-1至7700-4的每个空气导阀“1”。因此，空气导阀在接收到控制空气信号时并发地打开。控制空气信号的停止导致每个阀都在由系统控制器2820控制的适当时间处并发地关闭。相同的操作方法适用于剩余的空气导阀“2至4”中的每个，它们将在适当的时间处由控制器同时地打开。
213.因此，控制空气系统允许与电动气动控制空气阀多路复用，所述电动气动控制空气阀在每个过滤器单元的类似功能之间被共享以用于多个分析。当多个分析存在并且被并行地运行时，每个分析都使用其自己的一个或多个过滤器，因此可以将一个共用的气动信号发送到根据需要那么多的过滤器，使得它们全部同时地致动每个功能，而无需用于每个增量分析的额外的昂贵的电动气动阀。
214.在一个方面中，一种用于过滤浆料的方法可以基本上被概括为包括：提供浆料过滤器，所述浆料过滤器包括限定内部中心通路的本体、布置在中心通路中并且限定包括内部滤液室的过滤介质和布置限定在本体与过滤介质之间的环形浆料入口增压室；使浆料在本体的第一端部处流入浆料入口增压室中；对浆料入口增压室加压以迫使浆料径向向内地通过过滤介质来将滤液沉积在滤液室中；对滤液室加压以迫使滤液在与第一端部相对的本体的第二端部处流到滤液出口端口。
215.在另一方面中，一种用于超细浆料过滤的浆料过滤器单元通常可以包括：本体，所述本体限定中心线轴线；第一端部、相对的第二端部和沿着中心线轴线在两个端部之间延伸的内部中心通路；保持器，所述保持器在中心通路中支撑长形过滤介质，过滤介质限定内部滤液室和布置在本体和过滤介质之间的环形浆料入口增压室；浆料入口端口和滤液出口端口，所述浆料入口端口在第一端部处与中心线轴线成径向地取向，所述滤液出口端口在第二端部处与中心线轴线平行取向；过滤器加压空气入口端口，其与中心线轴线成径向地取向并且流体地联接至环形浆料入口增压室，用于迫使增压室中的浆料径向地通过过滤介质进入滤液室中；以及空气端口，其与中心线轴线平行地取向并且流体地联接至滤液室，用于迫使滤液流到所述浆料出口。
216.微流体处理流体混合
217.当流体突然从较大通路流到较小通路时，发生混合。该过程可以尤其在微流体处理盘310中的微通道流动网络内混合浆料、萃取剂、试剂或其它流体的情况下使用。可以提供一组微型泵以用于混合。例如，当将两种成分混合在一起以形成一种混合物时，具有相关联的泵室的微型泵的尺寸可以设定为用于对于以所需比例形成最终混合物所必要的每种成分的特定体积。还可以提供单个较大的微型泵和室，其尺寸被设定为对由两种或更多种成分组成的混合物的总体积打孔。
218.在图41所示的且在下文讨论的非限制性示例中，气动致动的隔膜微型泵mp1的尺寸适合于2500μl的农业浆料(例如，在一个实施例中为土壤浆料)，微型泵mp2的尺寸适合于7500μl的萃取剂，并且微型泵mp3的尺寸适合于介于10000μl到10200μl之间的组合的混合物。目标是mp3始终具有至少可以保持来自微型泵mp1和mp2的所有流体的容积。考虑到制造的可变性，微型泵mp3的容积和排量会略高于mp1和mp2的总和。前述的微型泵可以形成和设置在图41中所示的且本文先前描述的微流体处理盘310的浆料分析处理楔312的层中。微型泵可以包括整个楔或仅单独处理楔312的一部分。气动致动的隔膜微型泵通过流动微通道322的网络和气动致动的隔膜微型阀流体地联接在一起，如以下所描述的。本文先前已描述了在微流体处理盘310中使用的微型阀，例如，气动致动的隔膜微型阀328。
219.现在将描述用于制备和混合包含浆料的流体的处理/方法中的示例性步骤。以下提及的“打开的”泵室意味着微型泵mp1、mp2或mp3的下泵室5765打开至其最大容积以用于接收如图p-257中所示的流体。上泵室5764没有通过控制空气经由进气口5768被加压，因此隔膜5763处于未变形的向上位置中，这“打开”下室以使流体进入以用于泵送。“关闭的”泵室意味着加压空气被施加到上泵室5764，这使隔膜5763运动和变形，以采取靠近下室5765的底表面5765-2的向下位置(参见例如图p-258)。这经由流体出口端口5767从其挤压和泵送流体以用于进一步处理浆料混合物。
220.处理/方法可以被概括如下：(1)打开浆料入口微型阀7650；(2)打开mp1的泵室以
将与mp1的排量相等的精确体积的浆料引入mp1中；(3)关闭浆料入口微型阀7650；(4)打开萃取剂入口微型阀7653；(5)打开mp1和mp2之间的中间微型阀7654；以及(6)打开mp2的泵室，所述mp2的泵室促使通过mp1抽吸，以将萃取剂引入mp1中，现有的浆料形成浆料-萃取剂混合物。随着萃取剂与mp1中的浆料混合，浆料-萃取剂混合物中的一些进入mp2，直到最终mp2充满并且与mp2的排量相等的萃取剂的量已被抽吸到系统中并且与浆料混合为止。该过程继续进行以下步骤：(7)关闭萃取剂入口微型阀7653；(8)同时地关闭mp1和打开mp3；(9)关闭mp1和mp2之间的中间微型阀；以及(10)关闭mp2。此时，全部量的mp1 mp2与精确量的浆料 萃取剂已经被混合并且被组合到泵室mp3中。该过程由以下步骤完成：(11)打开出口微型阀7656；以及(12)关闭泵mp3以将混合的浆料/萃取的样本混合物泵送和转送到下游的浆料处理阶段，例如，可以使用例如图p-261中所示的微孔超细过滤器5757的三级/超细过滤，或其它过滤器。超细过滤器被配置为产生澄清的过滤的上清液，所述上清液能够例如经由比色分析或本领域中使用的其它分析技术针对上清液中包含的感兴趣的分析物进行化学分析。值得注意的是，在图41中，p2和p3没有通过微型阀彼此隔离。
221.在图41中，微型泵mp1可以进一步与微型阀7652流体地联接，所述微型阀7652控制“标准”流体的进入，所述“标准”流体通常用于测试浆料分析系统的准确性。该标准将包含分析物(例如，氮、磷等)的已知的浓度(百万分之几
–
ppm)，其最终经由本文先前描述的系统的分析流动池进行测量。微型泵mp1可以进一步与微型水阀7651流体联接，所述微型水阀7651控制水进入微型泵中以用于周期性地冲刷掉残留在微型泵下泵室中的残余的浆料。
222.刀具类型的土壤样本收集系统
223.用于营养物分析的目的的传统农业土壤样本收集是使用静止系统执行的，所述静止系统在时间和劳动力上需要低效的投资。这包括用于测试的土壤样本的手动萃取。机器动力的非静止的或“在活动中的(on the go)”自动化样本收集对于更快的且更省力的收集来说是期望的。
224.根据本文公开的本自动化移动式土壤样本收集系统，该系统包括收集设备，所述收集设备包括支撑框架并且包含一个或多个可旋转的土壤收集卷轴，所述一个或多个可旋转的土壤收集卷轴被配置为以定时的预定间隔穿透土壤以用于样本收集。每个卷轴都包括中空管状本体，所述中空管状本体具有内部收集腔体，所述内部收集腔体被包括在所述中空管状本体的横截面几何形状中以采集表示土壤切片的深度并且保留样本。卷轴旋转致动可以通过各种方法实现，所述各种方法包括但不限于使用单独的或在任何组合中的马达和齿轮系、线性气缸、齿条和小齿轮、螺线管和/或致动器的电动、气动或液压动力分配。对于样本收集，卷轴通常在向下(即，进入土壤中)的关闭位置中开始以到达阻止土壤进入收集腔体的土壤。以预定的间隔，卷轴交替通过围绕其纵向中心线旋转180度的循环。收集腔体在相对于土壤的隐蔽条件(土壤收集腔体被遮盖或阻塞)、暴露条件(土壤样本被采集)和返回到隐蔽条件(采集的样本被保留在卷轴中)之间旋转时循环和改变。样本收集设备可以由基于微处理器的系统控制器控制，例如，本文先前描述的控制器2820或其它控制器。带有收集设备的支撑框架被配置为用于安装在机动车辆上，所述机动车辆可操作以横穿农田并且收集“在活动中的”样本。
225.图44至图82示出根据本公开的移动式土壤收集样本系统8000的一个实施例。该系统包括图55中所示的收集组件8009，所述收集组件8009具有前部8005、后部8006、左横向侧
8007和右横向侧8008，以方便在描述组件时参考。组件8009通常包括支撑框架8001和可运动地安装到框架并且由框架支撑的收集设备8002。框架8001被配置为可拆卸地安装到任何类型的移动式拖车/装备或自供能的轮式车辆8003的后部分，所述车辆可操作成横跨包含土壤的农田af行进，以便在车辆行驶的同时动态地收集“在活动中的”样本。这不同于传统的静止的采样技术。作为一些非限制性示例，如果车辆8003是自供能的，则车辆8003可以由燃气动力、电动或混合动力类型的发动机驱动。车辆8003可以仅用于土壤样本收集，或者可以是任何类型的通用自驱动的轮式车辆或农业领域中常用的装备，例如，皮卡车或其它卡车、拖拉机、收割机等。所使用的动力车辆或拖车/装备的类型不限于本公开。在图44所示的实施例中，收集设备8002被配置为由车辆8003牵引穿过农田以收集样本。
226.支撑框架8001通常可以包括最靠前的主框架段8001-1，其被配置为用于可拆卸地直接或间接安装或联接至车辆；最靠后的收集设备框架段8001-3；和安装在其间的中间轨道框架段8001-2，其支撑托架底盘8058。在一个实施例中，主框架段8001-1可以包括水平伸长的安装杆8001-4，所述安装杆8001-4被配置为用于联接至车辆8003。在一个实施例中，杆8001-4可以是圆柱形的。在车辆的安装位置处的多个安装减振器8004适用于收集设备8002的向上/向下运动并且在收集设备穿透土壤并且通过车辆8003牵引穿过土壤时减小振动。这避免了安装件的开裂。在一个实施例中，弹簧8004-1可以用于阻尼器，例如，一对带有弹簧的阻尼器：一个弹簧被安装在杆8004-1的每个相对的端部上，如图所示。可以使用其它数量的阻尼器和安装位置。
227.支撑框架8000的中间轨道框架段8001-2支撑托架底盘8058，所述托架底盘8058包括可竖直运动的托架8050，其用于调整收集设备8002相对于车辆8003和土壤的表面或地平面的竖直位置。如本文进一步描述的，收集设备8002被可运动地联接至托架并且由托架支撑，所述托架又由轨道框架段支撑。轨道框架段8001-2可以包括一对侧向间隔的且长形的竖直支撑杆8001-5，其可以通过多个基本水平的成角度的支柱8001-6刚性地联接至水平安装杆8001-4。水平支柱以悬臂的方式支撑轨道框架段8001-2和从车辆8003联接至其上的收集设备8002。在一个非限制性实施例中，支柱8001-6可以被安装在杆8001-5的顶部分附近。因此，轨道框架段相对于主框架段8001-1和车辆8003保持静止。在一个实施例中，杆8001-5可以具有管状本体，所述管状本体具有矩形或正方形的多边形横截面形状；然而，可以使用其它多边形和非多边形横截面形状(例如，圆形)。杆在上安装支架8051和下安装支架8052之间沿竖直方向延伸。每个轨道8001-5的顶端部分和底端部分以如图所示的刚性方式固定地联接至支架。
228.托架底盘8058包括一对侧向间隔开的竖直导轨8027，所述竖直导轨8027在每个端部处都经由相对应的上底盘8058-1和下底盘8058-2刚性地联接至支撑框架中间轨道框架段8001-2的上支架8051和下支架8052并且由其支撑。轨道8027从支撑杆8001-5向后地间隔开并且平行于支撑杆8001-5。在一个实施例中，轨道可以是具有圆形横截面的圆柱形，以接合安装到托架8050的圆柱形辊8053，如本文进一步描述的。
229.值得注意的是，上述的各种框架段8001-1、8001-2和8001-3以及托架底盘8058可以包括多个额外的子部件、零件、紧固件、支架、轴承、套筒、轴环或如图所示的主要部件之外的其它元件，这些元件对于执行其预期的支撑和安装功能会是必需的。这完全在本领域的技术人员的范围内提供这样的次要部件而在此不作过多阐述。
230.继续参照图44至图82，土壤样本收集设备8002通常可以包括刀具组件8020(其可旋转地支撑和容纳在本实施例中所示的且描述的至少一个收集卷轴8040)、可旋转的犁刀刀片8021、卷轴定位致动器8024、刀具定位致动器8026、具有托架致动器8029的滚动托架8050以及至少一个导向滑板(ski)8060，所述至少一个导向滑板8060被配置为可滑动地接合地面或土壤表面gs。在一个实施例中，犁刀刀片8021被向前安装在刀具组件8020附近，以在土壤中形成沟槽或犁沟，刀具组件的至少上部分在收集设备穿过土壤行进时随后穿透所述沟槽或犁沟。从犁沟内收集样本。对于此后跟随的刀具组件而言，刀片最初破开土壤并且将土壤弄松。这有助于刀具组件更容易地操作，这是由于刀具组件包含可运动的收集卷轴。刀具组件8020和犁刀刀片8021彼此基本轴向地对准，如图37中最佳所示，以便完成此任务。如本文所使用的术语“基本”暗示着刀具组件可以沿着水平轴线ha从犁刀刀片稍微侧向地偏移，但是在功能上将仍然在由刀片创造的犁沟中行进并且受益于此。如图44和图67至图68中所示，刀具组件8020和犁刀刀片8021部分地穿透土壤的表面至预选的深度来用于收集土壤样本。
231.犁刀刀片8021可以由具有大致圆形形状的金属板形成，并且可以具有围绕刀片本体圆周地延伸的尖锐(即，锥形或楔形)周边边缘，以更好地切穿土壤。在一些实施例中，刀片可以具有如图所示的扇形设计，或者在其它实施方式中可以是普通的。犁刀刀片8021在其中心处通过一对支撑臂8022可旋转地联接至轮毂8023，所述一对支撑臂8022在刀片的相对侧上侧向地间隔开。臂8022可以是竖直长形的，每个臂都具有底端部8022-1和顶端部8022-2，所述底端部8022-1以允许刀片8021旋转的方式联接至轮毂的一侧，所述顶端部8022-2固定地联接至托架8050的本体。
232.托架8050包括多个辊8028，其被配置为滚动地接合导轨8027并且沿着所述导轨8027上下运动(在图79至图80中最佳可见)。辊可以各自都具有弧形凹入的轨道接合表面，其被配置为与导轨的圆形横截面形状互补，以在托架在轨道上上下行进的同时维持积极的相互接合。为了维持辊和导轨之间的平滑滚动接合，在一个实施例中，每个导轨都可以被竖直间隔的多对前辊8028-1、后辊8028-2和外侧辊8028-3接合。前辊和后辊使托架在轨道上在前后方向上的运动稳定。外侧辊使托架在横向左右方向上的运动稳定。值得注意的是，在托架8050上的一组辊8028进一步用于改善前后的力和左右的力，所述前后的力和左右的力是当设备在土壤表面gs处遇到粗糙的和起伏的土壤条件或岩石时会施加到由托架支撑的收集设备8002的前后的力和左右的力；这两者在农业领域中都不是出乎意料的。
233.在导轨8027上的托架8050的竖直位置由线性作用的托架致动器8029控制。致动器8029被竖直地取向并且可以如图所示布置在导轨之间的竖直几何中心线处。致动器8029操作成相对于车辆8003并且继而相对于土壤的土壤表面gs降低或升高托架(参见例如图65至图67)。因此，由收集设备312的刀具组件330和犁刀刀片331穿透土壤的深度主要由托架致动器8029调整，收集设备以悬臂的方式安装到所述托架致动器8029。在一个实施例中，致动器8029可以是气动缸型致动器；然而，也可以使用液压缸或电动线性致动器。致动器8029在顶部处固定地安装到轨道框架段8001-2，并且在底部处经由操作或活塞杆8029-1可操作地联接至滚动托架8050。通过收回或伸出活塞杆，致动器8029相对于车辆8003和土壤表面选择性地升高或降低托架8050，所述托架8050安装和支撑整个收集设备8002。当不收集土壤样本时(参见例如图69)，致动器8029可以将托架8050和安装到其上的收集设备8002提升到
上收起位置以用于运输。在与土壤主动接合的下活动位置中(参见例如图67至图68)，收集设备准备收集土壤样本。
234.为了描述方便，收集组件8009可以被认为限定与托架致动器8029共轴的竖直轴线va(穿过导轨8027之间的几何中心线)和穿过犁刀刀片组件的轮毂8023的水平轴线ha(如图53所指示)。虽然竖直轴线相对于托架底盘8058和收集车辆8003保持固定在适当位置中，但是随着托架8050沿着导轨8027上下运动，水平轴线是可随犁刀刀片8021和刀具组件8020一起竖直运动的。长形的收集卷轴8040限定纵向轴线la(在图53中标识)，其可以在平行于竖直轴线va的位置和与轴线va倾斜成角度的位置之间改变(参见例如图67至图68)，如本文进一步描述的。
235.收集设备8002(例如，刀具组件8020和犁刀刀片8021)被可枢转地联接至一对支撑臂8022，所述一对支撑臂8022经由枢轴臂连杆8061联接至托架8050。连杆8061的一个端部可枢转地联接至轮毂8023，并且连杆8061的相对的端部可枢转地联接至枢轴臂支架8055，所述枢轴臂支架8055固定地安装到刀具组件8020。在以下进一步描述的一个非限制性实施例中，支架8055可以优选地在较大的前刀片元件8031的顶部分上被安装到该前刀片元件8031，所述前刀片元件在样本收集期间保持在土壤上方(参见例如图46至图47、图58和图67)。收集设备的刀具组件8020具有与犁刀刀片轮毂8023的水平取向的旋转中心线重合的枢转轴线。刀具组件8020是可围绕其枢转轴线在弧形路径中向上和向下运动的(参见例如图67至图68)。
236.在一个实施例中，刀具定位致动器8026可以是气动缸型致动器；然而，也可以使用液压缸或电动线性致动器。致动器8026被配置为经由可运动的操作或活塞杆8026-1沿线性方向作用，所述操作或活塞杆8026-1在底部处经由u形夹和销组件8056可旋转地联接至刀具组件摆臂支架8055。在顶部处，致动器外壳的顶部经由销接连接部8057被可枢转地联接至十字板8054，所述十字板8054被刚性地安装在犁刀刀片组件的支撑臂8022之间。致动器8026在刀具摆臂上供应保持力并且可以用于至少部分地设定刀具组件8020和犁刀刀片8021在土壤中的穿透深度以及刀具组件相对于竖直轴线va的角度两者。
237.刀具定位致动器8026用于保护收集设备8002免受损坏的另一个有用目的。当收集农田af中的土壤样本时，在使用收集设备期间，正行进的收集设备8002会遇到土壤中的障碍物(例如，岩石等)(参见例如图67)。在图67中，活塞杆8026-1相对于致动器外壳处于延伸位置中，其中刀具组件8020处于成角度的位置中(例如，前刀片元件8031的前侧与竖直轴线va倾斜地成角度)，以便更容易地犁过/行进通过土壤。如果当刀具组件和/或犁刀刀片撞击障碍物时克服障碍物需要比由致动器可以提供的保持力(例如，对于气动/液压致动器而言是空气/油压力，或者对于电动致动器而言是电阻)更大的力，则致动器的活塞杆变得被压缩并且收回到致动器外壳中，从而使刀具组件可枢转地向后倾侧并且升高收集设备以允许障碍物在刀具组件下方经过(比较，例如图67至图68)。现在，前刀片元件8031的前侧可以基本平行于竖直轴线va。因此，刀具定位致动器8026的气缸有利地用作避震器，以便当遇到地下土壤障碍物时为收集设备提供机械缓冲或“脱离”机构，以防止损坏装备。
238.刀具组件8020包括后刀片元件8030、前刀片元件8031、顶部刀片安装支架8032和底部基板8033。基板8033和安装支架8032可以在其间夹持刀片元件的情况下水平地伸长。经由任何合适的方法，例如但不限于螺纹紧固件、焊接或其它固定安装方法，刀片元件在它
们的顶部处被刚性地安装到安装支架8032并且在它们的底部处刚性地安装到基板8033以向刀具组件提供刚性，从而抵消通过将组件牵引通过土壤所施加的土壤压力以用于样本收集。后刀片元件8030和前刀片元件8031可以沿着收集设备的水平轴线ha以水平轴向间隔开的方式安装到基板，以在它们之间共同地限定竖直长形的卷轴狭槽8041(在图42和图43中最佳示出)。因此，狭槽8041由在每个刀片元件之间产生的空间共同地限定。狭槽8041具有与卷轴8040的截面形状互补配置的横向截面形状，在一个实施例中所述卷轴8040的截面形状可以是圆形的(参见例如图48)。如果在其它实施例中将超过一个的卷轴并入刀具组件中，则可以提供额外的狭槽8041，如下文进一步描述的。卷轴狭槽8041被配置为可旋转地且可滑动地在其中接收卷轴8040。具体地，卷轴8040是可在狭槽中竖直地和可滑动地向上/向下运动的，并且也是可旋转地可运动的以用于采集和保持土壤样本，如本文进一步描述的。狭槽8041和卷轴8040两者都可以具有圆形形状的横截面，如卷轴在所示的实施例中可以具有圆柱形构型。
239.在一个实施例中，后刀片元件8030和前刀片元件8031可以由大致平坦的金属板形成；每个刀片元件都具有彼此基本平行的相对的左侧主表面和右侧主表面。可以使用刀片元件8030、8031的任何合适的总体一般构型，只要这些元件足以支撑和容纳收集卷轴8040并且可以穿透土壤即可。刀片元件在周边轮廓上可以具有不同的形状，所述周边轮廓可以是多边形的、非多边形的或它们的组合。接合并且犁过土壤头部的前刀片8031可以更大且更坚固以服务于该功能的目的。前刀片8031的前边缘可以是成角度的或楔形的(在横截面中)以更好地犁过土壤。较小的后刀片8030主要用于限定卷轴凹槽8041。值得注意的是，向前的犁刀刀片331用于在被牵引通过土壤时在刀片组件8020遇到土壤之前将土壤部分地弄松。然而，刀具组件8020的后刀片元件8030和前刀片元件8031在犁刀刀片8021和导向滑板8060的底部下方竖直地延伸(参见例如图53至图54)，使得刀具组件的下部分遇到靠近该底部的且在由犁刀刀片犁过的沟槽或犁沟正下方的土壤。该土壤层可以被犁刀刀片稍微弄松，以减少刀具组件上的摩擦阻力，从而使刀具组件更容易向前前进通过土壤以收集土壤样本。
240.刀具组件8020包括导向滑板8060，其基本限制了刀具组件插入土壤中的深度，如图67至图68中所见。滑板8060具有水平伸长的本体和弧形上翘的前端部，以适应在农田的土壤表面中自然发生的起伏。滑板可以经由圆柱形安装凸台8062被刚性地安装到刀具组件的一个横向侧(例如，前刀片8031)上。在一个实施例中，凸台8062可以被焊接到滑板的顶部和被焊接到前侧刀片8031。当收集设备8002在农田中遇到并非罕见的起伏的土壤表面条件或表面碎片(例如，山谷、山脊、岩石、树枝等)时，这产生结构上坚固的附接部，所述附接部能够维持刀具组件8020抵靠土壤表面gs的位置和刀具定位致动器8026的保持力(本文别处所描述的)。滑板8060可以优选地由任何合适的耐用且结实的金属制成。
241.图48以及图57至图66更详细地示出土壤收集卷轴8040和相关联的卷轴驱动机构的方面。在一个实施例中，卷轴8040可以具有长形的圆柱形本体，所述圆柱形本体具有侧向地向外开口的收集腔体8042。该腔体可以从顶端部8043至底端部8044延伸了卷轴的基本整个长度。顶端部被配置为用于安装至卷轴定位致动器8024，其操作成选择性地升高或降低刀具组件8020中的卷轴。底端部可以被关闭以保持所采集的土壤样本。腔体8042可以具有从一侧到另一侧的弧形弯曲的轮廓或形状，以便于移除所采集的样本。卷轴8040可以由合
适的金属(例如，铝或钢)形成，用于针对服务条件的坚固性和耐用性。在一个实施例中，不锈钢可以用于防腐蚀以确保刀具组件330的卷轴狭槽8041中的卷轴的平滑旋转和线性运动。
242.刀具组件8020还包括卷轴驱动机构，所述卷轴驱动机构可操作地联接至收集卷轴8040，所述卷轴驱动机构操作成(1)旋转卷轴以用于采集和保持土壤样本并且(2)升高和降低卷轴以用于将样本弹出(ejecting)到样本运输系统中。为了实现卷轴的上述双重动作，卷轴驱动机构包括用于卷轴的旋转动作的齿轮传动装置8070以及用于卷轴的线性上下动作的卷轴定位致动器8024。以下将依次描述每个动作和功能。
243.齿轮传动装置8070包括电动马达8072，所述电动马达8072包括驱动齿轮8074，所述驱动齿轮8074联接至马达的驱动轴并且与主要的从动齿轮8073相互啮合(参见例如图66)。从动齿轮8073与收集卷轴8040可操作地相接合，如本文进一步描述的。驱动齿轮和从动齿轮可以被容纳在任何合适构型的齿轮箱8071中以保护免受元件和环境的影响。齿轮箱和马达可以继而被安装在齿轮驱动支撑基座或平台8075上并且由其支撑，所述齿轮驱动支撑基座或平台8075可以被附接到刀具组件8020的顶部。在一些实施例中，平台8075可以被配置为用于联接至样本收集/传送系统，以将土壤样本输送到土壤样本分析系统，用于如本文先前描述的浆料制备和化学分析。马达8072可以由齿轮箱支撑并且包括联接至驱动齿轮8074的驱动轴8074-1、轴支撑轴承8074-2和轴套配件8074-3，所述轴套配件8074-3支撑和围绕驱动齿轮和马达外壳之间的驱动轴。
244.合适类型的一对齿轮轴承8076支撑从动齿轮8073以用于旋转运动(参见例如图59和图65)。从动齿轮组件可以包括管状中空驱动套筒8073-1，其插入通过齿轮毂8073-3的中心贯穿通路8073-2。当卷轴被升高和降低时，收集卷轴8040被接收在驱动套筒的贯穿通路8073-5中并且是可通过贯穿通路8073-5向上/向下滑动的。在外部，驱动套筒可以包括多个纵向花键8073-4，所述多个纵向花键8073-4可以被可移除地和可插入地键接到形成在齿轮毂贯穿通路8073-2内的啮合纵向凹槽8073-5，以将套筒和从动齿轮8073旋转地互锁，使得套筒与从动齿轮一致地旋转(参见例如图59至图60)。花键8073-4可以是分离的部件，其在如图所示的啮合纵向狭槽中附接到驱动套筒的外部，或者可以被成一体地形成为驱动套筒管状本体的整体结构部件。如果由于磨损而需要更换，则驱动套筒8073-1旨在是比从动齿轮8073易于可更换的且成本更低的部件。
245.驱动套筒8073-1经由样本弹出器8081与收集卷轴8040形成可轴向滑动的但旋转互锁的接口，所述接口可以通过任何合适的措施固定地附接到套筒的贯穿通路8073-5内的驱动套筒。在一个实施例中，销接连接可以由销钉8081-1创建；然而，螺纹紧固件或其它器件可以用于固定的附接。弹出器8081可以被安装到驱动套筒8073-1的底端部，使得弹出器的上销接部分驻留在驱动套筒旋塞(tap)8073-5的下部分内，而同时楔形下部分向下突出到驱动套筒和从动齿轮下方(参见例如图62)。样本弹出器8081以允许卷轴相对于弹出器轴向纵向运动的方式被旋转地锁定到收集卷轴8040的收集腔体8042并且至少部分地被嵌套在其中。弹出器被配置为并且可操作成从收集腔体弹出所采集的土壤样本，以用于收集土壤并且由土壤分析系统进一步处理/分析。弹出器8081在竖直位置中保持静止但是可随齿轮传动装置一起旋转的，而同时收集卷轴8040可以由卷轴定位致动器8024通过驱动套筒和从动齿轮选择性地轴向向上/向下运动。弹出器8081可以具有成角度的楔形刮刀端部，其被
配置为当卷轴8040被提升时将土壤样本从收集卷轴8040的收集腔体8042中楔出。
246.齿轮传动装置8070可操作成经由与弹出器8081的接合使收集卷轴8040在用于采集土壤样本的打开位置与用于保持所采集的样本的关闭位置之间旋转。值得注意的是，与以下情况相对，即：手动操作的手持式芯萃取装置或探头(其在轴向方向上竖直地刺穿土壤)被向下推至所需的深度并且随着其被笔直地向后拉出而收集芯样本(其被简单地保留在工具中)，本卷轴8040沿着与土壤表面gs平行的行进方向犁过土壤。这采集了土壤样本，所土壤样本随着收集设备(即，犁刀刀片和刀具组件)以预选的深度犁过土壤而在与卷轴la的纵向轴线成横向且与收集设备的行进方向平行的方向上被压入收集腔体8042中。
247.在一个实施例中，卷轴定位致动器8024可以是气动缸型致动器；然而，也可以使用液压缸或电动线性致动器。致动器8024可以由来自齿轮驱动支撑平台8075和/或刀具组件8020的基本竖直的致动器支撑框架构件8024-2支撑。支撑框架被配置为使活塞杆与收集卷轴8040沿着卷轴的纵向轴线la共轴地对准。致动器8024被配置为经由可运动的操作或活塞杆8024-1沿线性方向作用，所述操作或活塞杆8024-1经由中间元件联接至卷轴8040的顶端部。
248.尤其参照图59至图60和图65至图66，卷轴定位致动器活塞杆8024-1的底端部可以被刚性地联接至中空管状连接器8077，所述中空管状连接器8077包括在连接器本体端部之间延伸并且穿过连接器本体端部的纵向贯穿通路8077-1。在一个实施例中，可以提供螺纹联接；然而，其它形式的刚性联接包括但不限于销接连接、收缩配合、螺纹紧固件等，作为一些非限制性示例。连接器8077继而被联接至可自由旋转的回转(swivel)联接器8078，所述回转联接器8078被联接至收集卷轴8040。回转联接器8078包括轴环8080、紧固构件8079和至少一个或一对轴承8082，所述轴承8082可旋转地支撑紧固构件。轴环8080可以带有凸缘，其包括环形径向突出的凸缘8080-1，所述凸缘8080-1通过多个螺纹紧固件8080-2固定地附接到连接器8077的底部，使得轴环是不可相对于连接器旋转的。在一个非限制性实施例(如图所示)中，紧固件构件8079可以是螺纹紧固件，其延伸穿过轴环8080的中心通路8080-3以可经螺纹地接合收集卷轴8040的顶端部8043。卷轴的顶端部被接收在中心通路8080-3的下部分中以接合紧固构件8079。卷轴定位致动器8024的操作选择性地在用于采集/保留土壤样本的较低位置与用于排斥土壤样本的较高位置之间升高和降低收集卷轴8040。
249.参照图65，连接器8077和回转联接器8078可以通过首先将轴承8082和紧固构件8079附接到带凸缘的轴环8080的顶部和收集卷轴8040的顶端部来组装。紧固构件的头部和轴承被插入穿过连接器贯穿通路8077-1的底端部。然后，轴环凸缘8080-1被固定到连接器8077，所述连接器8077经由凸缘以可旋转的方式将轴承和紧固构件捕获在连接器内。
250.现在将简要地描述用于使用收集设备8002从农田采集土壤样本的过程或方法。图94示出收集卷轴8040从开始通过样本收集、保留和弹出到结束的完整循环。首先，车辆8003被驱动或拉到农田中的期望起始位置。在运输过程中，收集设备8002相对于土壤表面gs和车辆处于较高位置中。然后，收集设备被降低以主动地穿透和接合土壤。用于收集土壤样本的刀具组件和犁刀刀片8021的所需穿透深度可以经由操作托架致动器8029通过托架8050的竖直位置来调整和设定，如本文先前描述的。这可以在车辆静止时执行，或者可替代地在车辆运动时执行。刀具组件8020的角取向可以通过操作刀具定位致动器8026来调整，如本文先前描述的。在一个实施例中，刀具组件可以被设定到与收集设备8002的竖直轴线va
(即，前刀片8031的前侧/前边缘)成倾斜角度的位置，以便更容易地犁过土壤(参见例如图59)。收集设备包括可旋转的犁刀刀片8021和刀具组件8020，所述刀具组件8020靠近犁刀刀片布置并且包括至少一个可旋转的收集卷轴8040，所述收集卷轴8040包括收集腔体8042。收集卷轴最初可以处于刀具组件8020中的较低位置中，所述较低位置可以是通过操作卷轴定位致动器8024设定的最低位置(参见例如图59)，如本文先前描述的。因此，卷轴的底端部可以被定位在与基板8033的顶表面接合的收集腔体8042的底端部处。收集卷轴8040的收集腔体8042可以面向前方或面向后方，并且在刀具组件8020的每一侧上在卷轴狭槽8041处隔离侧向开口，如由图94中的位置1所示。
251.然后，收集设备312(刀具组件8020和犁刀刀片8021)在平行于土壤表面gs的行进方向上运动并且以所需的深度犁过土壤。犁刀刀片在刀具组件的前方创造沟槽或犁沟，所述刀具组件至少部分地在所述沟槽或犁沟中行进以用于采集土壤样本。在预定的时间(其可以是预编程的定时序列的一部分)处，收集卷轴8040继而旋转完整的180度，其从(1)第一关闭位置(在所述第一关闭位置中收集腔体8042隔离于土壤(参见例如图48))经由第一个90度的旋转至侧向打开位置，在所述侧向打开位置中收集腔体暴露于邻接的土壤，使得土壤样本被采集在收集腔体8042中，(2)经由第二个90度的旋转至相对的第二封闭/隔离位置以用于保留土壤样本。这由图94中的位置2表示。收集卷轴由齿轮传动装置8070以预定的次数旋转，既采集土壤样本又保留土壤样本。在一些方法中，卷轴可以连续地旋转通过前述的第一关闭位置、侧向打开的土壤采集位置和第二关闭位置。可以选择收集卷轴8040的旋转速度以允许有足够的时间迫使土壤进入暴露的收集腔体8042中。或者，卷轴可以首先旋转90度到侧向打开位置，在打开位置中被保持了足以迫使土壤进入收集腔体中的预定的一段时间，并且然后进一步旋转90
°
回到第二关闭位置以用于保留样本。可以根据需要和/或根据期望使用任一种方法来收集完整的样本，所述完整的样本优选地可以填充卷轴收集腔体8042的其暴露长度的至少大部分。
252.一旦土壤样本已经被采集，收集卷轴8040就可以在处于第二关闭位置(位置2，图94)中的同时经由卷轴定位致动器的致动和线性操作升高到相对于刀具组件8020的较高位置8024。随着卷轴被提升，紧接暴露在齿轮驱动支撑平台中的从动齿轮8073下方和刀具组件8020的顶部上方的弹出器8081滑动通过卷轴收集腔体8042并且从卷轴收集腔体8042刮出样本，用于由样本收集/传送系统采集样本，以用于进一步处理来制备样本浆料并且最终对浆料进行化学分析来量化感兴趣的分析物的浓度。值得注意的是，由于弹出器8081被定位在刀具组件8020上方，可以在卷轴仍处于第二关闭位置中的同时从卷轴8040确实地弹出样本而无需使卷轴进一步旋转。因此，在刀具组件上方的收集腔体8042的部分被暴露。
253.在样本已经被弹出之后，该方法可以通过在卷轴仍处于较高位置中的同时将卷轴旋转回到第一关闭位置(位置1，图94)来继续，并且然后将刀具组件中的收集卷轴8020向下降低回到初始较低位置。在该方法的可替代实施方式中，当卷轴处于第二关闭位置(位置2，图94)中的同时，卷轴可以在不旋转的情况下被降低。由于刀具组件8020的两个横向侧在卷轴狭槽8041处打开，如图48所示，随着卷轴从位置2旋转回到位置1，前述的样本收集循环可以以与先前上述的方式相同的方式重复，但是从刀具组件的第二横向侧重复。使用这种方法，随着收集卷轴8040和腔体8040从前到后和从后到前每旋转180度，就可以收集样本。这使卷轴每旋转360度所收集的样本的数量增加一倍。因此，在每次将要收集样本时，在样本
弹出之后，卷轴不需要旋转回到收集腔体的初始起始位置(位置1)。
254.值得注意的是，收集卷轴8040可以在土壤样本采集和弹出过程期间沿着任一方向旋转。在一些实施例中，如果使用可逆马达8072，则卷轴可以从初始关闭位置沿第一方向旋转90度到打开位置以采集样本，并且然后沿相反方向返回旋转90度回到相同的初始关闭位置以重新关闭收集腔体8082，以便保留样本并且升高卷轴来用于弹出样本。因此，前述的方法的许多变型方案都是可能的，这些变型方案全部是由本公开所预料到的。
255.在参照图59的优选的但非限制性的实施例中，前述的样本收集过程或方法可以由可编程控制器自动地控制，例如但不限于本文先前描述的系统控制器2820或分离的专用收集控制器，其可以被可操作地链接至系统控制器2820并且与之通信以协调样本收集、处理和分析的整个周期。因此，托架致动器8029、刀具定位致动器8026和卷轴定位致动器8024可以被可操作地和可通信地联接至系统控制器2820并且处于系统控制器2820的控制下，所述系统控制器2820在可以被预编程的和/或基于来自操作人员的输入的期望时间下经由任何合适的基于有线或无线电子处理器的个人输入装置(例如，智能手机、平板电脑、笔记本电脑等)(其建立双向通信)来激活每个致动器。在气动或液压致动器的情况下，值得注意的是，控制可以包括系统控制器2820，所述系统控制器2820操作与致动器相关联的空气或油控制阀装置，所述空气或油控制阀装置继而控制这些类型的致动器的操作。在电动线性致动器的情况下，控制器2820可以被直接地联接至致动器并且作用于致动器以电控制其操作。能够有各种其它控制方案。
256.图83至图93示出根据本公开的收集设备8002a的双卷轴的实施例。本文先前针对图44和图82的单卷轴的实施例所描述的支撑框架8001和收集组件8009的其它元件在结构和操作上保持相同。为简洁起见，将不再重复地详细描述它们。必要时将仅进一步描述双卷轴的实施例的附加或不同方面。针对上述单卷轴的实施例而言由先前指定的附图标记指示的元件针对当前描述的双卷轴的实施例而言具有添加的后缀“a”。
257.本双卷轴的实施例的主要不同之处在于，两个卷轴8020a由刀具组件8020a可旋转地支撑，所述刀具组件8020a被修改为包括两个平行的长形卷轴狭槽8041a；每一个所述长形卷轴狭槽8041a都可旋转地且可轴向滑动地接收卷轴。这允许在刀具组件每次通过农田时待收集更多数量的土壤样本。另外，为收集样本将打开每个卷轴8040a或为隔离收集腔体8042a或保留所收集的样本将关闭每个卷轴8040a的时机可以经由系统控制器2820定时，以确保在给定的时间下仅收集单个样本。有利地，一个卷轴8020a可以处于用于收集土壤样本的较低位置中，而第二卷轴处于用于弹出样本的较高位置中。然后，随着收集设备8002a行进，这两个卷轴交替和切换位置，从而允许在由刀具组件8020a行进通过农田的给定行进距离上以更高的频率收集样本。例如，对于车辆8003和收集设备8002在一行中以20英尺的线性距离行进通过土壤，与前述的单卷轴收集设备的实施例(其中对于每个样本而言在两个收集点之间的直线距离更短)相比，可以收集两倍数量的土壤样本。当由系统分析样本时，该数据可以用于生成更详细的土壤营养物(例如，氮、钾等)的水平或农业领域中的感兴趣的其它分析物水平的绘图。值得注意的是，在一些实施例中，可以提供多于两个的卷轴，这些卷轴由刀具组件可运动地承载，以进一步减小农田中的土壤采样点之间的距离。
258.为了适应两个卷轴8020a的独立旋转和轴向线性动作，为每个卷轴提供修改的齿轮传动装置8070a和分离的卷轴定位致动器8024a。值得注意的是，对于双卷轴的收集设备
8002a的操作和部署而言，再次只需要单个托架致动器8029和刀具定位致动器8026。双卷轴的齿轮传动装置8070a包括：两组电动马达8072a，每组所述电动马达8072a都具有可旋转的驱动齿轮8074a和相关联的相互啮合的从动齿轮8073a；两个驱动套筒8073-1a，每个所述驱动套筒8073-1a都与从动齿轮8073a旋转地互锁；两个样本弹出器8081a；以及两组卷轴定位致动器至收集卷轴8040a联接器，每个联接器都包括连接器8077a和与其联接的回转联接器8078a，以及相同的本文先前描述的子部件。值得注意的是，每个从动齿轮8073a和驱动齿轮8074a的组合都可以彼此独立地作用和旋转，从而允许用于旋转每个卷轴以收集、保留或弹出土壤样本的时机被独立地控制。
259.为了适应两个卷轴，刀具组件8020a被修改为结合两个卷轴狭槽8041a。因此，使用与单卷轴的收集刀具组件8020相同的制造方法，本双卷轴的刀具组件8020a包括后刀片元件8030a、前刀片元件8031a、中间刀片元件8030-1a以及顶部刀片安装支架8032a和底部基板8033a。后刀片元件、前刀片元件和中间刀片元件可以沿着收集设备8002a的水平轴线ha以水平轴向间隔开的方式安装到基板，以在其间共同地限定一对竖直长形的卷轴狭槽8041a(参见例如图89至图91)。刀片元件可以具有任何合适的构型并且以图67至图68所示的且本文先前针对收集土壤样本所描述的方式作用。刀片元件以与本文先前描述的方式相同的方式(例如，用于可拆卸的联接的紧固件或用于永久联接的焊接)固定地附接到基板8033a和安装支架8032a并且固定地附接在其间。
260.双卷轴的收集设备8002a的每个收集卷轴8040a都根据与本文先前针对单卷轴的实施例所描述的方法/过程相同的方法/过程操作，为简洁起见在此不再重复。可以由系统控制器2820以相同的方式自动控制收集循环。使用控制器，针对一对卷轴中的每个的样本的收集、保留和弹出的时机和排序可以被预编程并且以先前上述的方式自动地实施。
261.在一个实施例中，一种用于从农田采集土壤样本的方法可以包括：提供一种收集设备，所述收集设备包括可旋转的犁刀刀片和刀具组件，所述刀具组件靠近所述犁刀刀片布置并且包括可旋转的第一收集卷轴和第二收集卷轴，所述第一收集卷轴和所述第二收集卷轴中的每个都包括收集腔体，所述收集腔体被配置为用于采集土壤样本；将所述第一收集卷轴和所述第二收集卷轴中的每个都放置在第一关闭位置中；用所述收集设备沿着平行于所述土壤的表面的行进方向以一定深度犁过所述土壤；将所述第一收集卷轴从第一关闭位置旋转到打开位置，在所述第一关闭位置中所述收集腔体隔离于所述土壤，在所述打开位置中所述收集腔体暴露于所述土壤以在所述收集腔体中采集第一土壤样本；将所述第一收集卷轴旋转到第二关闭位置以用于保留所述第一土壤样本；将所述第一收集卷轴在所述第二关闭位置中升高并且将所述第一土壤样本从所述收集腔体弹出；以及在升高所述第一收集卷轴的同时，将所述第二收集卷轴从第一关闭位置旋转到打开位置，在所述第一关闭位置中所述收集腔体隔离于所述土壤，在所述打开位置中所述收集腔体暴露于所述土壤以在所述第二收集卷轴的所述收集腔体中采集第二土壤样本。该方法还可以包括：将所述第二收集卷轴旋转到第二关闭位置以用于保留所述第二土壤样本；以及将所述第二收集卷轴在所述第二关闭位置中升高并且将所述第二土壤样本从所述收集腔体弹出。该方法还可以包括在升高所述第二收集卷轴的同时降低所述第一收集卷轴。
262.示例：以下是非限制性示例。
263.示例1，一种用于微流体装置的微型泵，所述微型泵包括：第一层；与所述第一层相
邻的第二层；布置在所述第一层和所述第二层之间的界面处的有弹性的柔性隔膜，所述隔膜具有围绕所述隔膜周向地延伸的周边边缘；以及形成在所述隔膜的第一侧上的第一泵室和形成在所述隔膜的第二侧上的第二泵室；多个限制突片，所述多个限制突片从所述第一层径向向内地突出到所述第一泵室中；其中，所述限制突片与所述隔膜的所述周边边缘邻接地接合。
264.示例2，根据示例1所述的微型泵，还包括与所述第一室流体联接的空气入口、与所述第二泵室流体联接的流体入口以及与所述第二泵室流体联接的流体出口。
265.示例3，根据示例2所述的微型泵，其中，所述限制突片围绕所述第一泵室的周边沿周边地彼此间隔开。
266.示例4，根据示例1至3中任一项所述的微型泵，还包括圆周密封通道，所述圆周密封通道围绕所述第一泵室的周边凹入所述第一层中，所述密封通道至少部分地在其中接收所述隔膜。
267.示例5，根据示例1至4中任一项所述的微型泵，还包括凸起的环形唇缘，所述凸起的环形唇缘布置在所述密封通道的内边缘处，所述环形唇缘将所述密封通道与所述第一泵室的主中心凹部分离。
268.示例6，根据示例1至5中任一项所述的微型泵，还包括形成在所述第二泵室中的多个防滞留凹槽。
269.示例7，一种用于组装用于微流体装置的微型泵的方法，所述方法包括：提供包括第一泵室的第一层；将可弹性变形的隔膜在所述第一泵室上方定位在所述第一层上；将第二层定位在所述第一层和所述隔膜上；将所述隔膜压缩在所述第一层与所述第二层之间，这促使所述隔膜径向向外地扩展；以及将所述隔膜的周边边缘与围绕所述第一泵室布置的多个限制突片接合，以限制所述隔膜的向外扩展。
270.示例8，一种用于在微流体装置中制备浆料混合物的方法，所述方法包括：在所述微流体装置中提供第一微型泵、第二微型泵和第三微型泵，所述第二微型泵通过包括微型阀的第一微通道流体地联接至所述第一微型泵，所述第三微型泵通过第二微通道流体地联接至所述第二微型泵；所述微型泵中的每个都包括室，所述室包括可气动变形的隔膜，所述隔膜可在用于泵送排出流体的关闭位置与用于接收所述流体的打开位置之间改变；打开与所述第一微型泵流体联接的浆料入口微型阀；将所述第一微型泵的位置从所述关闭位置改变到所述打开位置；将浆料抽吸到所述第一微型泵中；关闭所述浆料入口微型阀；打开与所述第一微型泵流体联接的萃取剂入口微型阀；打开中间微型阀，所述中间微型阀设置在所述第一微型泵与所述第二微型泵之间的所述第一微通道中；将所述第二微型泵的位置从所述关闭位置改变到所述打开位置；将萃取剂抽吸到所述第一微型泵中；以及将所述浆料和所述萃取剂混合以形成浆料-萃取剂混合物。
271.示例9，根据示例8所述的方法，还包括由于将所述第二微型泵的位置从所述关闭位置改变到所述打开位置而将所述浆料-萃取剂混合物从所述第一微型泵抽吸到所述第二微型泵中。
272.示例10，根据示例9所述的方法，还包括：将所述第一微型泵的位置从所述打开位置改变到所述关闭位置，并且同时地将第三微型泵的位置从所述关闭位置改变到所述打开位置，所述第三微型泵流体地联接至所述第二微型泵；和关闭在所述第一微型泵与所述第
二微型泵之间的所述中间微型阀；以及将所述第二微型泵的位置从所述打开位置改变到所述关闭位置，这将所述浆料-萃取剂混合物泵送到所述第三微型泵中。
273.示例11，根据示例10所述的方法，还包括将所述第三微型泵的位置从所述打开位置改变到所述关闭位置，这将所述浆料-萃取剂混合物泵送到超细过滤器，所述超细过滤器被配置为产生澄清的已过滤的上清液，所述上清液能够针对所述浆料-萃取剂混合物中的分析物被化学分析。
274.示例12，一种用于浆料过滤的多路气动控制空气系统，所述系统包括：多个过滤器单元，所述多个过滤器单元被配置为用于过滤浆料；每个过滤器单元都包括多个空气导阀，所述多个空气导阀至少包括与第一功能目的相关联的第一空气导阀、与第二功能目的相关联的第二空气导阀和与第三功能目的相关联的第三空气导阀；每个过滤器单元的所述第一空气导阀流体地联接至第一共享空气分配歧管，所述第一共享空气分配歧管流体地联接至第一电动气动控制空气阀，所述第一电动气动控制空气阀流体地联接至空气源；每个过滤器单元的所述第二空气导阀流体地联接至第二共享空气分配歧管，所述第二共享空气分配歧管流体地联接至第二电动气动控制空气阀，所述第二电动气动控制空气阀流体地联接至所述空气源；每个过滤器单元的所述第三空气导阀流体地联接至第三共享空气分配歧管，所述第三共享空气分配歧管流体地联接至第三电动气动控制空气阀，所述第三电动气动控制空气阀流体地联接至所述空气源；系统控制器，所述系统控制器可操作地联接至所述第一电动气动控制空气阀、所述第二电动气动控制空气阀和所述第三电动气动控制空气阀，以控制每个电动气动控制空气阀的关闭位置和打开位置；所述控制器被配置为传输控制信号以改变所述第一电动气动控制空气阀、所述第二电动气动控制空气阀和所述第三电动气动控制空气阀的位置，以便选择性地发起或停止从所述空气源到所述第一共享空气分配歧管、所述第二共享空气分配歧管或所述第三共享空气分配歧管的空气流动。
275.示例13，根据示例12所述的系统，其中，每个过滤器单元的所述第一空气导阀通过发起或停止流向所述第一空气分配歧管的空气流动而同时地在打开位置与关闭位置之间改变。
276.示例14，根据示例12或13所述的系统，其中，每个过滤器单元的所述第一空气导阀、所述第二空气导阀和所述第三空气导阀中的每个都流体地联接至其相应的过滤器单元的不同端口。
277.示例15，根据示例14所述的系统，其中，所述第一空气导阀流体地联接至每个过滤器单元的浆料入口端口，所述第二空气导阀流体地联接至每个过滤器单元的浆料出口，并且所述第三空气导阀流体地联接至过滤器加压空气入口端口，所述过滤器加压空气入口端口可操作成驱动浆料通过每个过滤器单元的过滤介质。
278.示例16，根据示例12至15中任一项所述的系统，其中，所述浆料是农业浆料。
279.示例17，一种用于过滤浆料的方法，所述方法包括：提供所述浆料过滤器，所述浆料过滤器包括本体、过滤介质和环形浆料入口增压室，所述本体限定内部中心通路，所述过滤介质布置在所述中心通路中并且限定包括内部滤液室，所述环形浆料入口增压室布置为限定在所述本体与所述过滤介质之间；使所述浆料在所述本体的第一端部处流入所述浆料入口增压室中；对所述浆料入口增压室加压以迫使所述浆料径向向内地通过所述过滤介质而将滤液沉积在所述滤液室中；对所述滤液室加压以迫使所述滤液在与所述第一端部相对
的所述本体的第二端部处流到滤液出口端口。
280.示例18，一种浆料过滤器单元，所述浆料过滤器单元包括：本体，所述本体限定中心线轴线；第一端部、相对的第二端部和沿着所述中心线轴线在两个端部之间延伸的内部中心通路；保持器，所述保持器在所述中心通路中支撑长形过滤介质，所述过滤介质限定内部滤液室以及布置成限定在所述本体与所述过滤介质之间的环形浆料入口增压室；浆料入口端口和滤液出口端口，所述浆料入口端口在所述第一端部处与所述中心线轴线成径向地取向，所述滤液出口端口在所述第二端部处与所述中心线轴线平行地取向；过滤器加压空气入口端口，其与所述中心线轴线成径向地取向并且流体地联接至所述环形浆料入口增压室，用于迫使所述增压室中的浆料径向地通过所述过滤介质进入所述滤液室中；以及空气端口，所述空气端口与所述中心线轴线平行地取向并且流体地联接至所述滤液室，用于迫使其中的滤液流到所述浆料出口。
281.示例19，根据示例18所述的系统，还包括空气歧管，所述空气歧管流体地联接至所述空气端口，所述空气歧管流体地联接至第一空气阀和第二空气阀，所述第一空气阀继而在第一压力下流体地联接至低压空气源，所述第二空气阀继而在比所述第一压力高的第二压力下流体地联接至高压空气源。
282.示例20，根据示例19所述的系统，其中，所述歧管进一步流体地联接至与大气连通的排放阀，用于从所述过滤器单元排放空气。
283.示例21，根据示例18至20中任一项所述的系统，还包括与所述浆料入口增压室流体联接的过滤器加压空气入口端口以及过滤器加压空气阀。
284.示例22，根据示例18至21中任一项所述的系统，还包括过滤器反洗入口端口和过滤器反洗阀以及废物端口，所述过滤器反洗入口端口流体地联接至所述浆料入口增压室，所述过滤器反洗阀流体地联接至加压水源，所述废物端口在所述过滤器反洗入口端口远侧的位置处流体地联接至所述浆料入口增压室。
285.示例23，根据示例18至22中任一项所述的系统，还包括可编程系统控制器，所述可编程系统控制器可操作地联接至所述过滤器单元并且被配置为控制所述过滤器单元的操作。
286.示例24，一种土壤样本收集设备，其包括：支撑框架，所述支撑框架被配置为用于安装到车辆；收集设备，所述收集设备包括：可旋转地联接至所述框架的犁刀刀片；在所述犁刀刀片近侧联接至所述框架的刀具组件；和收集卷轴，所述收集卷轴可运动地安装到所述刀具组件，所述收集卷轴限定纵向轴线并且包括被配置为采集土壤样本的收集腔体；卷轴驱动机构，所述卷轴驱动机构可操作地联接至所述收集卷轴并且被配置为使所述收集卷轴旋转；其中，所述收集卷轴是可在用于采集所述土壤样本的打开位置与用于将所述土壤样本保留在所述收集腔体中的关闭位置之间旋转的。
287.示例25，根据示例24所述的设备，其中，所述收集卷轴具有长形的圆柱形管状本体并且被可旋转地且可轴向滑动地接收在所述刀具组件中的互补配置的长形狭槽中。
288.示例26，根据示例24或25所述的设备，其中，所述卷轴驱动机构包括可旋转的齿轮传动装置，所述齿轮传动装置可操作地联接所述收集卷轴，所述齿轮传动装置可操作成使所述卷轴在所述打开位置与所述关闭位置之间旋转。
289.示例27，根据示例26所述的设备，其中，所述卷轴驱动机构还包括卷轴定位致动
器，所述卷轴定位致动器可操作地联接至所述收集卷轴，所述卷轴驱动机构可操作成使所述收集卷轴在竖直轴向方向上在用于采集所述土壤样本的较低位置与用于将所述样本从所述收集腔体弹出的较高位置之间运动。
290.示例28，根据示例27所述的设备，其中，所述卷轴定位致动器是电动的、气动的或液压驱动的。
291.示例29，根据示例27或28中任一项所述的设备，还包括样本弹出器，所述样本弹出器至少部分地可滑动地设置在所述收集卷轴的所述收集腔体内，所述弹出器被配置为和可操作成当所述收集卷轴从所述较低位置运动到所述较高位置时将所采集的土壤样本从所述收集腔体弹出。
292.示例30，根据示例29所述的设备，其中，所述弹出器具有成角度的刮刀端部，所述刮刀端部被配置为将所述土壤样本从所述收集腔体楔出。
293.示例31，根据示例29或30所述的设备，其中，所述样本弹出器经由所述收集腔体来与所述收集卷轴旋转地互锁，使得所述齿轮传动装置的旋转继而使所述收集卷轴在所述打开位置与所述关闭位置之间旋转。
294.示例32，根据示例29至31中任一项所述的设备，其中，所述样本弹出器在相对于所述收集卷轴的静止位置中被固定地安装到所述齿轮传动装置，以便随着所述收集卷轴升高或降低，所述弹出器在所述收集卷轴的所述收集腔体内上下滑动。
295.示例33，根据示例26至32中任一项所述的设备，其中，所述齿轮传动装置包括具有驱动齿轮和从动齿轮的马达，所述驱动齿轮和所述从动齿轮经由所述样本弹出器可操作地与所述收集卷轴相接合。
296.示例34，根据示例27所述的设备，其中，所述卷轴定位致动器包括活塞杆，所述活塞杆可操作地联接至所述收集卷轴，所述活塞杆可延伸以降低所述刀具组件中的收集卷轴并且可收回以升高所述刀具组件中的所述卷轴。
297.示例35，根据示例34所述的设备，其中，所述活塞杆通过回转联接器被联接至所述收集卷轴，所述回转联接器被配置为当所述收集卷轴通过所述齿轮传动装置旋转时允许所述收集卷轴相对于所述活塞杆自由地旋转。
298.示例36，根据示例35所述的设备，其中，所述回转联接器包括轴环和紧固构件，所述轴环固定地联接至所述活塞杆，所述紧固构件由所述轴环可旋转地支撑并且固定地附接到所述收集卷轴，所述紧固构件和所述收集卷轴是可相对于所述轴环旋转的。
299.示例37，根据示例36所述的设备，还包括至少一个轴承，所述至少一个轴承将所述紧固构件可旋转地支撑在所述轴环上。
300.示例38，根据示例36所述的设备，还包括管状连接器，所述管状连接器固定地联接至所述轴环和所述活塞杆以在其间形成刚性连接。
301.示例39，根据示例38所述的设备，其中，所述管状连接器包括纵向贯穿通路，所述纵向贯穿通路在其中接收所述回转联接器的所述紧固构件。
302.示例40，根据示例24至39中任一项所述的设备，其中，所述刀具组件可枢转地联接至所述犁刀刀片，用于在第一成角度的位置与第二成角度的位置之间的弧形路径中运动。
303.示例41，根据示例40所述的设备，其中，所述刀具组件在所述第二成角度的位置中被竖直地取向并且在所述第一成角度的位置中与竖直方向倾斜地成角度。
304.示例42，根据示例40或41所述的设备，还包括刀具定位致动器，所述刀具定位致动器可操作地联接至刀具组件，所述刀具定位致动器可操作成使所述刀具组件在所述第一成角度的位置与所述第二成角度的位置之间运动。
305.示例43，根据示例40至42中任一项所述的设备，还包括枢转臂连杆，所述枢转臂连杆在相对的端部处可枢转地联接至中心轮毂，所述中心轮毂可旋转地支撑所述犁刀刀片和所述刀具组件。
306.示例44，根据示例43所述的设备，其中，所述轮毂限定所述刀具组件的枢转轴线。
307.示例45，根据示例24至44中任一项所述的设备，其中，所述收集设备被安装到由所述支撑框架支撑的可运动托架，所述托架是可在用于运输的较高位置与用于收集所述土壤样本的较低位置之间竖直地运动的。
308.示例46，根据示例45所述的设备，其中，所述托架包括多个辊，所述多个辊滚动地接合一对导轨，用于升高和降低所述托架和所述收集设备。
309.示例47，根据示例46所述的设备，其中，每个导轨都被一对前辊、一对后辊和一对横向外侧辊接合以稳定所述托架的运动。
310.示例48，根据示例45至47中任一项所述的设备，其中，所述托架联接至托架致动器，所述托架致动器可操作成在所述导轨上升高和降低所述托架。
311.示例49，根据示例45至48中任一项所述的设备，其中，所述支撑框架包括：基本水平的主框架段，其被配置为用于可拆卸地直接或间接安装到所述车辆；最靠后的收集设备框架段，其支撑所述收集设备；以及基本竖直的中间轨道框架段，其支撑托架底盘，在所述托架底盘上可运动地安装有所述托架。
312.示例50，根据示例24至49中任一项所述的设备，还包括第二收集卷轴，所述第二收集卷轴由所述刀具组件可旋转地支撑并且可操作地联接至所述卷轴驱动机构，其中，所述第二收集卷轴独立于所述收集卷轴可在用于采集所述土壤样本的打开位置与用于将所述土壤样本保留在所述第二收集卷轴的收集腔体中的关闭位置之间旋转。
313.示例51，一种用于从农田采集土壤样本的方法，所述方法包括：提供一种收集设备，所述收集设备包括可旋转的犁刀刀片和刀具组件，所述刀具组件靠近所述犁刀刀片布置并且包括至少一个可旋转的收集卷轴，所述至少一个可旋转的收集卷轴包括收集腔体，所述收集腔体被配置为用于采集所述土壤样本；用所述收集设备沿着大致平行于所述土壤的表面的行进方向犁过所述土壤；将所述收集卷轴从第一关闭位置旋转到打开位置，在所述第一关闭位置中所述收集腔体隔离于所述土壤，在所述打开位置中所述收集腔体暴露于所述土壤；在所述收集卷轴的所述收集腔体内采集所述土壤样本；以及将所述收集卷轴旋转到第二关闭位置以用于保留所述土壤样本。
314.示例52，根据示例51所述的方法，还包括将所述收集卷轴在所述第二关闭位置中升高；以及将所述土壤样本从所述腔体弹出。
315.示例53，根据示例52所述的方法，还包括在所述弹出步骤之后将所述收集卷轴旋转回到所述第一关闭位置；以及降低所述刀具组件中的所述收集卷轴。
316.示例54，根据示例52或53中任一项所述的方法，其中，所述弹出步骤包括当所述收集卷轴被升高时，使用可在所述收集卷轴的所述收集腔体内滑动的静止弹出器将所述土壤样本从所述收集卷轴的所述收集腔体刮出。
317.示例55，根据示例54所述的方法，其中，所述弹出器被固定地安装到所述齿轮传动装置，所述齿轮传动装置可操作成使所述收集卷轴在所述关闭位置与所述打开位置之间旋转，所述弹出器与所述收集卷轴的所述收集腔体形成旋转互锁，用于经由所述齿轮传动装置的操作使所述收集卷轴旋转。
318.示例56，根据示例52至55中任一项所述的方法，还包括卷轴定位致动器，所述卷轴定位致动器可操作地联接至所述收集卷轴并且可操作成升高和降低所述收集卷轴。
319.示例57，根据示例52至56中任一项所述的方法，其中，当所述收集卷轴处于所述第一关闭位置或所述第二关闭位置中时，所述收集卷轴的所述收集腔体在所述刀具组件中面向前方或面向后方，并且当所述收集卷轴处于所述打开位置中时所述收集卷轴的所述收集腔体从所述刀具组件侧向地面向外。
320.示例58，一种用于从农田采集土壤样本的方法，所述方法包括：提供一种收集设备，所述收集设备包括可旋转的犁刀刀片和刀具组件，所述刀具组件靠近所述犁刀刀片布置并且包括可旋转的第一收集卷轴和第二收集卷轴，所述第一收集卷轴和所述第二收集卷轴中的每个都包括收集腔体，所述收集腔体被配置为用于采集土壤样本；将所述第一收集卷轴和所述第二收集卷轴中的每个都放置在第一关闭位置中；用所述收集设备沿着大致平行于所述土壤的表面的行进方向犁过所述土壤；将所述第一收集卷轴从第一关闭位置旋转到打开位置，在所述第一关闭位置中所述收集腔体隔离于所述土壤，在所述打开位置中所述收集腔体暴露于所述土壤以在所述收集腔体中采集第一土壤样本；将所述第一收集卷轴旋转到第二关闭位置以用于保留所述第一土壤样本；将所述第一收集卷轴在所述第二关闭位置中升高并且将所述第一土壤样本从所述收集腔体弹出；在升高所述第一收集卷轴的同时，将所述第二收集卷轴从第一关闭位置旋转到打开位置，在所述第一关闭位置中所述收集腔体隔离于所述土壤，在所述打开位置中所述收集腔体暴露于所述土壤以在所述第二收集卷轴的所述收集腔体中采集第二土壤样本。
321.示例59，根据示例58所述的方法，还包括：将所述第二收集卷轴旋转到第二关闭位置以用于保留所述第二土壤样本；以及将所述第二收集卷轴在所述第二关闭位置中升高并且将所述第二土壤样本从所述收集腔体弹出。
322.示例60，根据示例59所述的方法，还包括：将所述第一收集卷轴旋转回到所述第一关闭位置以及降低所述第一收集卷轴。
323.虽然前述的描述和附图表示一些示例系统，但是将应理解，可以在不脱离所附权利要求的精神和范围以及等同物的范畴的情况下在其中进行各种添加、修改和替换。尤其，对于本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离本发明的精神或其本质特征的情况下，本公开的实施例可以以其它形式、结构、布置、比例、尺寸以及其它元件、材料和部件来体现。此外，可以对本文所述的方法/过程进行多种变化。本领域的技术人员将进一步理解，本公开的实施例可以在结构、布置、比例、尺寸、材料和部件以及其它方面的许多修改方案下使用，并且可以在本公开的实践中使用，这些修改方案在不脱离本公开的实施例的原理的情况下尤其适用于特定的环境和操作要求。因此，当前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，本公开的实施例的范围由所附权利要求及其等同物限定，并且不限于前述的描述或实施例。更确切地说，所附权利要求应当被广义地解释为包括其它变型方案和实施例，本领域的技术人员可以在不脱离本公开的实施例的范围和等同物的范畴的情况
下做出这些变型方案和实施例。