本发明专利技术涉及一种土壤水分自动打孔测量装置，包括打孔探针，其通过打孔驱动电机驱动下打出不同深度的预打孔；测量探针，其用于对土壤的水分数据进行采集，其设置在所述打孔探针内部；打孔探针开关机构，其用于将打孔探针的锥体挖掘部开启或关闭，使得测量探针自由的进出打孔探针；第一微型气缸，其与测量探针连接，将所述测量探针从打孔探针中送出并进行测量以及在测量完毕后收回到打孔探针中；压力传感器，其设置在测量探针的测量端部，其采集的数据判断测量探针是否达到合适的测量位置；水分测量仪的控制接收器，其与打孔驱动电机、打孔探针开关机构、第一微型气缸、压力传感器以及测量探针连接，控制它们的开启、开启时间和停止。
【技术实现步骤摘要】
一种土壤水分自动打孔测量装置
本专利技术申请为申请日2017年05月02日，申请号为：2017102981496，名称为“一种深层土壤多点同步打孔测量方法”的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及用于研究变化环境下土壤水分变化对水文过程响应关系的方法，属于水文学研究方法领域，尤其是涉及一种深层土壤多点同步打孔测量方法。
技术介绍
剖面土壤水分测量系统是基于剖面土壤水分传感器的时域反射技术，用以直接测量土壤或其他介质的介电常数，介电常数又与土壤水分含量的多少呈现密切关系，土壤含水量即可通过模拟电压输出被读数系统计算并显示出来。该技术是当前土壤水分测定装置的主流原理，可对土壤水分进行连续、快速、准确测量。同时也可用于测量土壤表层含水率。一般剖面土壤水分测量系统的设备响应时间约10-20秒，适合移动测量和定点监测，测定结果受盐度影响很小。但是使用剖面土壤水分测量系统在对较深的土壤水分进行测定时，由于配套预打孔装置无法保证剖面土壤水分测量系统的探针一次性准确插入预打孔中，这样可能会造成剖面土壤水分测量系统探针的损伤。此外，现有土壤水分测量需要在同一区域中设置多个测量点，分别进行测量土壤水分数据。但是，鉴于野外作业条件有限和工作人员数量的限制，同时受野外温差和水分蒸发的影响，每个测量点之间较长的间隔时间会影响到整个区域水分的测量值，导致数据失真。此外，使用现有剖面土壤水分测量系统时，由于土壤中成分的多样性，固体石砾极其容易造成下行过程中测量探针毁损，土壤水分测量仪价格不菲，导致使用成本高昂。参见以下中国专利文献：1、专利技术名称：一种用于测定土壤水分的改进装置；申请号：200620168653.1；专利权人：中国科学院沈阳应用生态研究所。该专利技术专利包括打孔器和土壤水分仪。先使用打孔器对土壤进行打孔，再使用土壤水分仪进行测量。但是，其存在的技术缺陷是无法确保土壤水分仪的测量探针准确进入预打孔中，并且在下行的过程中有可能会被石砾损伤。同时，其没有给出多个孔洞同步测量的技术启示。2、专利技术名称：一种可用于剖面土壤水分测量系统的预打孔装置；申请号：201610248040.7；专利申请人：中国水利水电科学研究院。该专利技术申请解决了打孔装置与限位管之间的定位关系，但是也无法确保后续放置的测量探针准确进入预定孔中，并且如果下行中存在石砾，也会造成探测系统的损坏。同样，其也没有给出多个孔洞同步测量的技术启示。
技术实现思路
本专利技术设计了一种深层土壤多点同步打孔测量方法，其解决的技术问题是：（1）现有土壤水分测量需要在同一区域中设置多个测量点，分别进行测量土壤水分数据。但是，鉴于野外作业条件不便和工作人员数量的限制，同时受野外温差和水分蒸发的影响，每个测量点之间较长的间隔时间会影响到整个区域水分的测量值，导致数据失真。（2）现有使用剖面土壤水分测量系统在对较深土壤水分进行测定时，配套预打孔装置无法保证剖面土壤水分测量系统的探针一次性准确插入预打孔中，这样可能会造成剖面土壤水分测量系统探针的损伤。（3）使用现有剖面土壤水分测量系统时，由于土壤中成分的多样性，固体石砾极其容易造成下行过程中测量探针毁损，土壤水分测量仪价格不菲，导致使用成本高昂。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：一种深层土壤多点同步打孔测量方法，包括以下步骤：步骤1、在特定区域内挖掘多个孔洞，每个孔洞中放置一限位管（6），每个限位管（6）中设有一自动打孔测量装置（9），自动打孔测量装置（9）位于孔洞底部，控制接收器（8）连接所有的自动打孔测量装置（9）；步骤2、控制接收器（8）启动所有打孔探针（1）的打孔驱动电机（14）正转，每个锥体挖掘部（11）通过力的传动向下挖掘预打孔；步骤3、控制接收器（8）启动所有打孔探针（1）的打孔驱动电机（14）反转，使得每根打孔探针（1）恢复至步骤2开始之前的初始状态；步骤4、控制接收器（8）启动每个打孔探针开关机构（4），每个伸缩杆（41）通过力的传动打开各自的锥体挖掘部（11），使得每根测量探针（2）下行通道通畅；步骤5、控制接收器（8）启动每个第一微型气缸（7），每个第一微型气缸（7）将各自的测量探针（2）推出打孔探针（1）；步骤6、每根测量探针（2）下行过程中，当任何一压力传感器（21）输出的数值达到预设值时，说明测量探针（2）与待测土壤充分接触，控制接收器（8）关闭该压力传感器（21）对应的第一微型气缸（7），直至关闭所有第一微型气缸（7）；步骤7、控制接收器（8）启动各根测量探针（2）进行水分数据的采集，并都存储在控制接收器（8）中；步骤8、数据采集完毕，控制接收器（8）启动每个第一微型气缸（7），将每根测量探针（2）收回至各自对应的打孔探针（1）中；步骤9、控制接收器（8）启动每个自动打孔测量装置（9）的打孔探针开关机构（4），将各自的锥体挖掘部（11）进行关闭；步骤10、从限位管（6）中取出自动打孔测量装置（9）。进一步，所述步骤1中通过限位管（6）的限位滑块（61）与自动打孔测量装置（9）的安装平台（3）的限位凹槽（31）相互配合，使得打孔探针1准确的位于孔洞的底部。进一步，如果预打孔的深度无法通过一次完成，可以重复步骤2-3。进一步，部分的自动打孔测量装置（9）重复步骤2-3，或者部分自动打孔测量装置（9）重复步骤2-3的次数不同，以实现不同深度预打孔水分的测量。一种深层土壤水分多点同步测量系统，包括多个限位管（6）、多个孔洞、多个自动打孔测量装置（9）以及一个控制接收器（8），每个孔洞中放置一个限位管（6），每个限位管（6）中设有一个自动打孔测量装置（9），控制接收器（8）同步控制每个自动打孔测量装置（9）进行同时打孔、同时测量以及测量数据的传输。进一步，所述自动打孔测量装置（9）包括打孔探针（1），其通过打孔驱动电机（14）驱动下打出不同深度的预打孔；测量探针（2），其用于对土壤的水分数据进行采集，其设置在所述打孔探针（1）内部；打孔探针开关机构（4），其用于将打孔探针（1）的锥体挖掘部开启或关闭，使得测量探针（2）自由的进出打孔探针（1）；第一微型气缸（7），其与测量探针（2）连接，将所述测量探针（2）从打孔探针（1）中送出并进行测量以及在测量完毕后收回到打孔探针（1）中；压力传感器（21），其设置在测量探针（2）的测量端部，其采集的数据判断测量探针（2）是否达到合适的测量位置；水分测量仪的控制接收器（8），其与打孔驱动电机（14）、打孔探针开关机构（4）、第一微型气缸（7）、压力传感器（21）以及测量探针（2）连接，控制它们的开启、开启时间和停止。进一步，所述打孔探针（1）包括锥体挖掘部（11）、移动连接部（12）以及固定连接部（13）；打孔驱动电机（14）的输出端与固定连接部（13）一端连接，固定连接部（13）另一端与移动连接部（12）一端通过螺纹进行连接，移动连接部（12）在固定连接部（13）转动下进行伸缩；移动连接部（12）另一端通过连接转轴（15）与锥体挖掘部（11）连接；打孔探针开关机构（4）控制锥体挖掘部（11）的开启或关闭并同步实现测量探针（2）的释放或收回；所述移动连接部（12）表面设有方便泥土输出的螺旋凹槽（16）。进一步，所述打孔探针开关机构（4）包括伸缩杆（41）、气缸杆（4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种土壤水分自动打孔测量装置，其特征在于：包括打孔探针（1），其通过打孔驱动电机（14）驱动下打出不同深度的预打孔；测量探针（2），其用于对土壤的水分数据进行采集，其设置在所述打孔探针（1）内部；打孔探针开关机构（4），其用于将打孔探针（1）的锥体挖掘部开启或关闭，使得测量探针（2）自由的进出打孔探针（1）；第一微型气缸（7），其与测量探针（2）连接，将所述测量探针（2）从打孔探针（1）中送出并进行测量以及在测量完毕后收回到打孔探针（1）中；压力传感器（21），其设置在测量探针（2）的测量端部，其采集的数据判断测量探针（2）是否达到合适的测量位置；水分测量仪的控制接收器（8），其与打孔驱动电机（14）、打孔探针开关机构（4）、第一微型气缸（7）、压力传感器（21）以及测量探针（2）连接，控制它们的开启、开启时间和停止。
【技术特征摘要】
1.一种土壤水分自动打孔测量装置，其特征在于：包括打孔探针（1），其通过打孔驱动电机（14）驱动下打出不同深度的预打孔；测量探针（2），其用于对土壤的水分数据进行采集，其设置在所述打孔探针（1）内部；打孔探针开关机构（4），其用于将打孔探针（1）的锥体挖掘部开启或关闭，使得测量探针（2）自由的进出打孔探针（1）；第一微型气缸（7），其与测量探针（2）连接，将所述测量探针（2）从打孔探针（1）中送出并进行测量以及在测量完毕后收回到打孔探针（1）中；压力传感器（21），其设置在测量探针（2）的测量端部，其采集的数据判断测量探针（2）是否达到合适的测量位置；水分测量仪的控制接收器（8），其与打孔驱动电机（14）、打孔探针开关机构（4）、第一微型气缸（7）、压力传感器（21）以及测量探针（2）连接，控制它们的开启、开启时间和停止。2.根据权利要求1所述的土壤水分自动打孔测量装置，其特征在于：所述打孔探针（1）包括锥体挖掘部（11）、移动连接部（12）以及固定连接部（13）；打孔驱动电机（14）的输出端与固定连接部（13）一端连接，固定连接部（13）另一端与移动连接部（12）一端通过螺纹进行连接，移动连接部（12）在固定连接部（13）转动下进行伸缩；移动连接部（12）另一端通过连接转轴（15）与锥体挖掘部（11）连接；打孔探针开关机构（4）控制锥体挖掘部（11）的开启或关闭并同步实现测量探针（2）的释放或收回；所述移动连接部（12）表面设有方便...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳，李传哲，邱庆泰，田济扬，王洋，聂汉江，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。