一种土壤状态检测装置

专利2025-03-27  16


本发明属于土壤检测,具体涉及一种土壤状态检测装置。


背景技术:

1、土壤状态监测是维护地球生态系统平衡和促进可持续发展的基础工作。它涉及对土壤的物理性质(如密度、孔隙度、水分含量、温度)的持续监测和分析。这一过程的重要性体现在多个方面:首先,它能够预警土壤侵蚀、盐渍化、污染等环境问题,为土壤保护和修复提供决策支持;其次,通过监测土壤状态,可以优化农业生产,提高作物产量和品质;再次,对于土木工程而言,准确的土壤状态数据是确保建筑基础稳定、防止地质灾害发生的关键;最后,土壤状态监测还为气候变化研究提供了重要信息,帮助科学家理解土壤在碳循环和全球气候变化中的作用,因此,土壤状态监测是保障自然资源可持续利用和人类福祉的重要手段。

2、已有的土壤监测方法存在多种不足,包括空间局限性,只能反映采样点信息而难以代表整个监测区域;时间分辨率低,无法实时捕捉土壤状态的快速变化;破坏性采样可能影响土壤原始状态;成本高昂,限制了监测的频率和范围;对实验室的依赖导致现场快速评估能力受限;样本处理复杂,易引入误差;技术限制导致某些污染物或土壤特性难以检测;以及数据集成分析的困难,缺乏统一标准。这些不足促使研究人员和工程师开发新的监测技术,以提升监测的精度和效率。

3、由于光纤光栅是单模光纤核心折射率的周期性调制,它作为波长选择滤波器反射特定波长的光信号,称为布拉格波长(b),该波长严格依赖于光纤光栅的光纤有效折射率(n)和光栅间距(l):b=2n*l。折射率和光栅间距都可以受到应变和温度的影响,因此光纤光栅可以检测温度和应变。同时fbg光栅可以使用光纤光栅作为湿度传感器,在其表面涂上一层吸湿材料微孔聚合物膜(fluoropore(tm)90mm ptfe,merck millipore,billerica,ma,usa),比如聚酰亚胺溶液涂抹在光栅上,这种吸湿材料会因水分子吸附而膨胀。水分敏感涂层的膨胀使光纤应变,从而对光纤光栅产生机械应变,进而导致布拉格波长位移。从而计算出土壤的湿度。该膜避免了fbg与土壤和液态水的直接接触,但允许气相水通过它并与fbg湿度计相互作用。

4、所以我们提出一种基于光纤传感技术的土壤状态检测装置来提高检测的准确性和便捷性。


技术实现思路

1、本发明的目的是:旨在提供一种土壤状态检测装置,用于解决背景技术中存在的问题。

2、为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:

3、一种土壤状态检测装置,包括安装插管,所述安装插管内部安装有光栅光纤,所述安装插管内部对称开设有插槽,所述插槽上下滑动连接有管盖,所述管盖中部转动安装有转动件,所述转动件下端安装有传动杆,所述传动杆转动安装有与插槽滑动连接的安装块,所述安装块内部安装有与转动件传动连接的移出件,所述移出件连接有安装盒,所述安装盒横截面由矩形和三角形组成,所述安装盒内部安装有吸水海绵,所述光栅光纤贯穿传动杆和安装块安装于安装盒内部,所述安装盒上下贯穿开设有若干透气孔,所述安装盒内底部开设有与透气孔连通的斜槽,所述安装插管侧面安装有与安装盒相匹配的遮挡件。

4、所述移出件包括与传动杆固定安装的齿环,所述安装盒固定安装有与齿环相啮合的齿条。

5、所述遮挡件包括两个弧形板,所述安装插管开设有与弧形板密封滑动连接的第一滑槽,所述第一滑槽内部安装有与弧形板连接的第一弹簧,两个所述弧形板靠近安装盒一侧开设有第一斜面。

6、所述安装盒上侧可拆卸安装有盒盖,所述安装盒内部滑动连接有与光栅光纤安装在一起的滑板,所述滑板与安装盒之间安装有第二弹簧,所述滑板贯穿安装盒固定连接有推杆,所述推杆伸入传动杆内部固定安装有推块,所述传动杆内部转动连接有竖杆,所述竖杆开设有与推块相匹配的开口,所述传动杆侧面开设有行程槽,所述竖杆上端固定安装有贯穿转动件的散热盖。

7、所述管盖和转动件共同开设有相匹配的第二斜面,所述散热盖呈空心圆锥形。

8、所述转动件包括与传动杆固定安装的转环,所述转环对称安装有与安装插管相匹配的连接组件,所述连接组件包括与转环固定安装的l形杆,所述l形杆朝向转环一侧开设有台阶槽,所述台阶槽内部滑动连接有锁块,所述锁块和台阶槽内部安装有第三弹簧,所述安装插管开设有与锁块相匹配的锁槽,所述管盖开设有与l形杆滑动连接的第二滑槽,所述转环上端安装有转动把手,所述锁块设置有第三斜面。

9、所述安装盒内部安装光栅光纤的数量为两组,其中一组所述光栅光纤与滑板安装在一起,另一个所述光栅光纤平行安装于安装盒内部。

10、所述安装块和移出件的数量为4个,四个所述安装块均匀分布于安装插管四侧,且四个所述安装块在上下方向等距离分布。

11、本发明能够方便在安装插管安装在土壤后再对光栅光纤进行安装,能够避免安装插管和光栅光纤整体性安装时造成光栅光纤的损坏,同时还能够方便后续对光栅光纤的更换和检修,而且通过安装盒的设置还能够对土壤的湿度进行检测。



技术特征:

1.一种土壤状态检测装置,包括安装插管,所述安装插管内部安装有光栅光纤,其特征在于:所述安装插管内部对称开设有插槽,所述插槽上下滑动连接有管盖,所述管盖中部转动安装有转动件,所述转动件下端安装有传动杆,所述传动杆转动安装有与插槽滑动连接的安装块,所述安装块内部安装有与转动件传动连接的移出件,所述移出件连接有安装盒,所述安装盒横截面由矩形和三角形组成,所述安装盒内部安装有吸水海绵,所述光栅光纤贯穿传动杆和安装块安装于安装盒内部,所述安装盒上下贯穿开设有若干透气孔,所述安装盒内底部开设有与透气孔连通的斜槽,所述安装插管侧面安装有与安装盒相匹配的遮挡件。

2.根据权利要求1所述的一种土壤状态检测装置,其特征在于:所述移出件包括与传动杆固定安装的齿环,所述安装盒固定安装有与齿环相啮合的齿条。

3.根据权利要求1所述的一种土壤状态检测装置,其特征在于:所述遮挡件包括两个弧形板,所述安装插管开设有与弧形板密封滑动连接的第一滑槽,所述第一滑槽内部安装有与弧形板连接的第一弹簧,两个所述弧形板靠近安装盒一侧开设有第一斜面。

4.根据权利要求1所述的一种土壤状态检测装置,其特征在于:所述安装盒上侧可拆卸安装有盒盖,所述安装盒内部滑动连接有与光栅光纤安装在一起的滑板,所述滑板与安装盒之间安装有第二弹簧,所述滑板贯穿安装盒固定连接有推杆,所述推杆伸入传动杆内部固定安装有推块,所述传动杆内部转动连接有竖杆,所述竖杆开设有与推块相匹配的开口,所述传动杆侧面开设有行程槽,所述竖杆上端固定安装有贯穿转动件的散热盖。

5.根据权利要求4所述的一种土壤状态检测装置,其特征在于:所述管盖和转动件共同开设有相匹配的第二斜面,所述散热盖呈空心圆锥形。

6.根据权利要求4所述的一种土壤状态检测装置,其特征在于:所述转动件包括与传动杆固定安装的转环,所述转环对称安装有与安装插管相匹配的连接组件,所述连接组件包括与转环固定安装的l形杆,所述l形杆朝向转环一侧开设有台阶槽,所述台阶槽内部滑动连接有锁块,所述锁块和台阶槽内部安装有第三弹簧,所述安装插管开设有与锁块相匹配的锁槽,所述管盖开设有与l形杆滑动连接的第二滑槽,所述转环上端安装有转动把手,所述锁块设置有第三斜面。

7.根据权利要求4所述的一种土壤状态检测装置,其特征在于:所述安装盒内部安装光栅光纤的数量为两组,其中一组所述光栅光纤与滑板安装在一起,另一个所述光栅光纤平行安装于安装盒内部。

8.根据权利要求7所述的一种土壤状态检测装置,其特征在于:所述安装块和移出件的数量为4个,四个所述安装块均匀分布于安装插管四侧,且四个所述安装块在上下方向等距离分布。


技术总结
本发明属于土壤检测技术领域,具体涉及一种土壤状态检测装置,包括安装插管,安装插管内部安装有光栅光纤,管盖中部转动安装有转动件,转动件下端安装有传动杆,传动杆转动安装有安装块,安装块内部安装有移出件,移出件连接有安装盒,安装盒内部安装有吸水海绵,安装盒上下贯穿开设有若干透气孔,安装盒内底部开设有与透气孔连通的斜槽,安装插管侧面安装有遮挡件。本发明能够方便在安装插管安装在土壤后再对光栅光纤进行安装,能够避免安装插管和光栅光纤整体性安装时造成光栅光纤的损坏,同时还能够方便后续对光栅光纤的更换和检修,而且通过安装盒的设置还能够对土壤的湿度和温度进行检测。

技术研发人员:章蕊,朱世宇,刘逸琛,王亚杰,孙令翠,王慧英,宋苗,胡博汶,李灿
受保护的技术使用者:重庆工程学院
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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