【技术实现步骤摘要】
本技术属于国土空间生态修复，具体涉及一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置。
技术介绍
1、国土空间生态修复为浅层边坡稳定性和地表侵蚀提供了一种生态、经济和美观的措施。植被作为提高边坡稳定性，防止水土流失的关键因素，在固土护坡中得到广泛应用。植被的力学效应是通过根系网络的抗拉强度和根系的摩擦特性来实现的，土壤被认为是一种可以承受压力，不可以承受拉力的材料，但是土壤中的根系可以承受一定的拉力，当根-土复合体受到剪切力时，根土发生错动，因为根系能够利用根土界面的摩擦作用，将土壤中的剪切应力转化为根的拉应力，这样根土复合体具有更强的抵抗剪切的能力。植物根系原位拉拔力学特性试验是研究根系固土机制的试验方法之一，通过对在土壤中的根系进行拉拔试验，测试根系与土壤之间存在的力学作用关系。
2、目前对于植物根系原位拉拔力学特性试验尚未出台相应的国家规范或者标准。植物根系原位拉拔力学特性试验仪器一般是以弹簧秤为主体的原位简易拉拔试验装置，但是当植物根系发育较长且较深时，进行植物根系拉拔试验往往无法依靠人力实现，这影响了植物根系原位拉拔试验的进行，进而影响了根系固土力学机制的研究进展。而且，现有原位简易拉拔试验装置，无法获知和控制植物根系夹紧力，还经常出现植物根系松动或被拉断的情况，影响了试验的成功率和效率。因此，开发一种能够测试深大植物根系且实时检测植物根系夹紧力的原位拉拔力学特性试验装置迫在眉睫。
技术实现思路
1、本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种植物根系原
2、为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，包括支撑架、设置在支撑架上的施力系统和与施力系统连接的拉拔数据采集系统，所述施力系统包括夹装在植物根系需要夹持部位的植物根系夹具、与植物根系夹具连接的拉力传感器和与拉力传感器连接且用于带动植物根系夹具为植物根系施加拉拔力的蜗轮蜗杆升降机，所述拉拔数据采集系统包括设置在植物根系夹具与植物根系的接触部位且用于对植物根系夹具夹紧植物根系的夹紧力进行检测的夹紧力传感器，与拉力传感器和夹紧力传感器均连接的拉拔数据采集仪，以及与拉拔数据采集仪连接的计算机和为拉拔数据采集仪供电的电源。
3、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述支撑架为三脚架。
4、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述三脚架为高度可调三脚架。
5、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述植物根系夹具包括壳体和设置在壳体内中部两半式结构的丝母，所述壳体内壁上均匀设置有三个斜孔，每个斜孔内均滑动连接有一个夹爪，每个夹爪均与丝母螺纹连接，所述丝母外周表面套装有与丝母过盈配合的丝母套，所述壳体的下端设置有与丝母套之间能够传递扭矩的下套，所述壳体的上端设置有上套，所述上套与下套通过嵌件卡接；所述壳体中部成型有沿径向向外延伸的台阶，所述台阶的下表面与丝母的上表面相对设置，所述台阶的下表面与丝母的上表面之间设置滚珠轨道，所述滚珠轨道内设置有多个滚珠。
6、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述上套的周壁的下端向内收缩，且收缩部分的下端形成外钩，所述下套的上部周壁的内表面成型有环形凹槽，所述嵌件设置在环形凹槽内，所述嵌件上成型有与所述外钩相配合的内钩，所述上套的下端与下套的上端通过外钩和内钩的配合卡接。
7、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述夹紧力传感器为应变片式压力传感器，所述夹紧力传感器的数量为三个，且三个夹紧力传感器分别设置在三个夹爪的内表面上。
8、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述壳体的顶部设置有挂环，所述植物根系夹具通过连接在挂环上的钢丝绳连接在拉力传感器的底部。
9、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述蜗轮蜗杆升降机为手摇蜗轮蜗杆升降机。
10、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述拉力传感器螺纹连接在蜗轮蜗杆升降机的蜗杆底部。
11、上述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，所述拉拔数据采集仪包括微处理器模块以及与微处理器模块相接的通信模块和液晶显示屏，所述微处理器模块的输入端接有a/d转换电路模块，所述a/d转换电路模块的输入端接有滤波电路模块，所述拉力传感器的输出端和夹紧力传感器的输出端均与滤波电路模块的输入端连接，所述微处理器模块的输出端接有语音播放电路模块。
12、本技术与现有技术相比具有以下优点：
13、1、本技术由支撑架、施力系统和拉拔数据采集系统组成，施力系统包括植物根系夹具、拉力传感器和蜗轮蜗杆升降机，拉拔数据采集系统包括夹紧力传感器、拉拔数据采集仪、计算机和电源，结构设计新颖合理，实现方便。
14、2、本技术植物根系夹具的设计合理，能够可靠夹装植物根系，且通过夹紧力传感器对夹紧力进行检测，并通过拉拔数据采集仪的语音播放电路模块语音提醒操作者，能够有效控制夹紧力为合适的夹紧力，避免了植物根系原位拉拔试验过程中植物根系松动或被拉断的情况出现，提高了试验的成功率和效率。
15、3、本技术通过设置拉力传感器、拔数据采集仪和计算机，能够方便地检测记录拉拔力数据，为操作者进行进一步研究根系与土壤之间存在的力学作用关系提供了良好的基础。
16、4、本技术能够方便地用于植物根系原位拉拔试验中，研究根系固土机制，进行国土空间生态修复，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
17、下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：包括支撑架(1)、设置在支撑架(1)上的施力系统和与施力系统连接的拉拔数据采集系统，所述施力系统包括夹装在植物根系(9)需要夹持部位的植物根系夹具(2)、与植物根系夹具(2)连接的拉力传感器(3)和与拉力传感器(3)连接且用于带动植物根系夹具(2)为植物根系(9)施加拉拔力的蜗轮蜗杆升降机(4)，所述拉拔数据采集系统包括设置在植物根系夹具(2)与植物根系(9)的接触部位且用于对植物根系夹具(2)夹紧植物根系(9)的夹紧力进行检测的夹紧力传感器(7)，与拉力传感器(3)和夹紧力传感器(7)均连接的拉拔数据采集仪(5)，以及与拉拔数据采集仪(5)连接的计算机(6)和为拉拔数据采集仪(5)供电的电源(8)。
2.按照权利要求1所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述支撑架(1)为三脚架。
3.按照权利要求2所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述三脚架为高度可调三脚架。
4.按照权利要求1所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述植物根系夹
5.按照权利要求4所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述上套(2-6)的周壁的下端向内收缩，且收缩部分的下端形成外钩(2-601)，所述下套(2-5)的上部周壁的内表面成型有环形凹槽(2-501)，所述嵌件(2-7)设置在环形凹槽(2-501)内，所述嵌件(2-7)上成型有与所述外钩(2-601)相配合的内钩(2-901)，所述上套(2-6)的下端与下套(2-5)的上端通过外钩(2-601)和内钩(2-901)的配合卡接。
6.按照权利要求4所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述夹紧力传感器(7)为应变片式压力传感器，所述夹紧力传感器(7)的数量为三个，且三个夹紧力传感器(7)分别设置在三个夹爪(2-2)的内表面上。
7.按照权利要求4所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述壳体(2-1)的顶部设置有挂环(2-10)，所述植物根系夹具(2)通过连接在挂环(2-10)上的钢丝绳连接在拉力传感器(3)的底部。
8.按照权利要求1所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述蜗轮蜗杆升降机(4)为手摇蜗轮蜗杆升降机。
9.按照权利要求8所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述拉力传感器(3)螺纹连接在蜗轮蜗杆升降机(4)的蜗杆底部。
10.按照权利要求1所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述拉拔数据采集仪(5)包括微处理器模块(5-1)以及与微处理器模块(5-1)相接的通信模块(5-2)和液晶显示屏(5-3)，所述微处理器模块(5-1)的输入端接有A/D转换电路模块(5-4)，所述A/D转换电路模块(5-4)的输入端接有滤波电路模块(5-5)，所述拉力传感器(3)的输出端和夹紧力传感器(7)的输出端均与滤波电路模块(5-5)的输入端连接，所述微处理器模块(5-1)的输出端接有语音播放电路模块(5-6)。
...【技术特征摘要】
1.一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：包括支撑架(1)、设置在支撑架(1)上的施力系统和与施力系统连接的拉拔数据采集系统，所述施力系统包括夹装在植物根系(9)需要夹持部位的植物根系夹具(2)、与植物根系夹具(2)连接的拉力传感器(3)和与拉力传感器(3)连接且用于带动植物根系夹具(2)为植物根系(9)施加拉拔力的蜗轮蜗杆升降机(4)，所述拉拔数据采集系统包括设置在植物根系夹具(2)与植物根系(9)的接触部位且用于对植物根系夹具(2)夹紧植物根系(9)的夹紧力进行检测的夹紧力传感器(7)，与拉力传感器(3)和夹紧力传感器(7)均连接的拉拔数据采集仪(5)，以及与拉拔数据采集仪(5)连接的计算机(6)和为拉拔数据采集仪(5)供电的电源(8)。
2.按照权利要求1所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述支撑架(1)为三脚架。
3.按照权利要求2所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述三脚架为高度可调三脚架。
4.按照权利要求1所述的一种植物根系原位拉拔力学特性试验装置，其特征在于：所述植物根系夹具(2)包括壳体(2-1)和设置在壳体(2-1)内中部两半式结构的丝母(2-3)，所述壳体(2-1)内壁上均匀设置有三个斜孔，每个斜孔内均滑动连接有一个夹爪(2-2)，每个夹爪(2-2)均与丝母(2-3)螺纹连接，所述丝母(2-3)外周表面套装有与丝母(2-3)过盈配合的丝母套(2-4)，所述壳体(2-1)的下端设置有与丝母套(2-4)之间能够传递扭矩的下套(2-5)，所述壳体(2-1)的上端设置有上套(2-6)，所述上套(2-6)与下套(2-5)通过嵌件(2-7)卡接；所述壳体(2-1)中部成型有沿径向向外延伸的台阶(2-101)，所述台阶(2-101)的下表面与丝母(2-3)的上表面相对设置，所述台阶(2-101)的下表面与丝母(2-3)的上表面之间设置滚珠轨道，所述滚珠轨道内设置有多个滚珠(2-8)。
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