本發(fā)明涉及土壤檢測，具體的說，涉及了一種多量程土壤透氣性測定的簡便裝置。

背景技術(shù)：

1、土壤透氣性是指土壤允許空氣通過的能力，它是土壤物理性質(zhì)中的重要指標。良好的土壤透氣性是土壤生態(tài)系統(tǒng)健康的基礎(chǔ)，不僅有助于植物根系的正常呼吸和生長，增強植物抗逆性，還為微生物提供了適宜的生長環(huán)境，使它們能夠?qū)⒂袡C物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物可利用的養(yǎng)分。此外，土壤透氣性還影響土壤水分入滲和徑流過程，直接與土壤侵蝕和土地退化等環(huán)境問題相關(guān)。當(dāng)土壤透氣性變差時，作物根系的呼吸受到限制，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降，進而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。

2、土壤透氣性是一個綜合性指標，反映了土壤的質(zhì)地、孔隙和結(jié)構(gòu)等基本物理特性。土壤透氣性不僅直接影響土壤水分和養(yǎng)分的有效性，還對農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量有著重要影響。因此，研究土壤透氣性在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有重要的理論和實踐意義。在土壤學(xué)中，土壤透氣性通常用100pa（1cm水柱）壓力差下通過單位截面的氣體通量來表示。然而，傳統(tǒng)的測定土壤透氣性方法，如穩(wěn)壓法和壓力計法，各自存在一些局限性。這些包括設(shè)備復(fù)雜、高成本、便攜性差、測量精度受限以及適應(yīng)性差，在對質(zhì)地粘重且透氣性差的土壤進行測定時存在局限性。因此，亟需根據(jù)具體需求和條件，開發(fā)新的技術(shù)裝置，以提升土壤透氣性測量的準確性和適用性，從而實現(xiàn)對不同水分條件、土壤類型的透氣性測定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，本發(fā)明能夠根據(jù)不同土壤樣品的透氣性快速切換不同量程的氣體流量計，從而實現(xiàn)對不同氣體流量范圍的精確測量，整套裝置能夠在低量程模式下對高含水量、質(zhì)地黏重等透氣性較差的土壤進行測定，減小測量誤差，各零部件組裝簡單，成本低，相互獨立，各管路接口部位均為氣動快速接口，便于拆卸，降低裝置維護成本，操作簡便。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，包括便攜式氣源、切換型多量程氣體計量模塊、壓差表和中空結(jié)構(gòu)的樣品底座；

3、便攜式氣源的供氣口與切換型多量程氣體計量模塊的進氣口連接，用于提供氣體；

4、切換型多量程氣體計量模塊的出氣口與樣品底座的內(nèi)部連通，用于測量氣體流量；

5、樣品底座的頂端透氣，樣品底座的頂端放置土壤環(huán)刀樣品；

6、壓差表與樣品底座的內(nèi)部連通，用于測量系統(tǒng)內(nèi)外壓力差。

7、基于上述，便攜式氣源包括供氣泵，供氣泵連接有外置電源，供氣泵自帶功率調(diào)節(jié)旋鈕，供氣泵的供氣口安裝有氣動快速接頭并通過第一導(dǎo)氣管與切換型多量程氣體計量模塊的進氣口連接，第一導(dǎo)氣管上設(shè)置有氣體流速調(diào)節(jié)閥。

8、基于上述，切換型多量程氣體計量模塊包括若干個氣體流量計，各個氣體流量計的量程依次增大，第一導(dǎo)氣管的出氣口分別與各個氣體流量計的進氣口并聯(lián)連接，各個氣體流量計的出氣口并聯(lián)在一起并通過第二導(dǎo)氣管與樣品底座的內(nèi)部連通，各個氣體流量計上還設(shè)有用于啟閉氣體流量計的閥門。

9、基于上述，切換型多量程氣體計量模塊還包括旋轉(zhuǎn)殼體、計量底座、上氣體穩(wěn)定室和下氣體穩(wěn)定室，旋轉(zhuǎn)殼體為上下貫通的筒體，旋轉(zhuǎn)殼體的底部通過平面軸承轉(zhuǎn)動安裝在計量底座上，上氣體穩(wěn)定室和下氣體穩(wěn)定室分別對應(yīng)同軸安裝在旋轉(zhuǎn)殼體的內(nèi)部上下兩端，上氣體穩(wěn)定室的頂部中心和下氣體穩(wěn)定室的底部中心均安裝有多通體，多通體的外圓周開設(shè)有若干個圓周陣列布置且與各個氣體流量計一一對應(yīng)的氣體通道，氣體通道中安裝有外螺紋氣管接頭，上側(cè)的多通體的下端敞口并與上氣體穩(wěn)定室的內(nèi)部連通，下側(cè)的多通體的上端敞口并與下氣體穩(wěn)定室的內(nèi)部連通，上側(cè)的多通體的上端和下側(cè)的多通體的下端均安裝有氣動旋轉(zhuǎn)接頭，各個氣體流量計圓周陣列布置且豎向固定安裝在旋轉(zhuǎn)殼體的外側(cè)面上，各個氣體流量計的底部進氣口分別通過第四導(dǎo)氣管與下側(cè)的多通體上的各個外螺紋氣管接頭一一對應(yīng)連接，各個氣體流量計的頂部出氣口分別通過第五導(dǎo)氣管與上側(cè)的多通體上的各個外螺紋氣管接頭一一對應(yīng)連接，旋轉(zhuǎn)殼體的上端卡扣連接有帶中心孔的頂蓋，旋轉(zhuǎn)殼體的下端卡扣連接有帶中心孔的底蓋，上側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭穿過頂蓋的中心孔，上側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭的出氣口通過第二導(dǎo)氣管與樣品底座的內(nèi)部連通，第一導(dǎo)氣管穿過計量底座的底部，下側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭穿過底蓋的中心孔，下側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭的進氣口通過第一導(dǎo)氣管與供氣泵的供氣口中的氣動快速接頭連接。

10、基于上述，樣品底座為空心圓柱體，樣品底座的頂部設(shè)有透氣網(wǎng)孔，樣品底座的側(cè)壁下側(cè)部安裝有與樣品底座內(nèi)部連通的第一氣動快速接口，樣品底座的底部安裝有與樣品底座內(nèi)部連通的第二氣動快速接口，第二導(dǎo)氣管的兩端分別連接上側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭的出氣口和第一氣動快速接口，第二氣動快速接口通過第三導(dǎo)氣管與壓差表連接。

11、基于上述，壓差表為數(shù)顯壓差表，壓差表的量程為0～1000pa。

12、基于上述，還包括樣品支座，樣品支座為空心座，樣品支座的高度與旋轉(zhuǎn)殼體的高度齊平，樣品支座的頂部開設(shè)有插接孔，樣品支座的側(cè)部開設(shè)有安裝孔，樣品底座固定在樣品支座的頂部，第二氣動快速接口對應(yīng)穿過插接孔，壓差表匹配鑲嵌在安裝孔中，第三導(dǎo)氣管置于樣品支座內(nèi)部。

13、基于上述，旋轉(zhuǎn)殼體、頂蓋、底蓋、計量底座和樣品支座均由abs材質(zhì)通過3d打印制作，樣品底座、上氣體穩(wěn)定室和下氣體穩(wěn)定室均由pvc材質(zhì)制作。

14、本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，具體的說，本發(fā)明的有益效果為：

15、1）本發(fā)明的切換型多量程氣體計量模塊為旋轉(zhuǎn)式設(shè)計，由多個不同量程的氣體流量計并聯(lián)組合構(gòu)成，能夠根據(jù)不同土壤樣品的透氣性快速切換不同量程的氣體流量計，從而實現(xiàn)對不同氣體流量范圍的精確測量，整套裝置能夠在低量程模式下對高含水量、質(zhì)地黏重等透氣性較差的土壤進行測定，減小測量誤差；

16、2）本發(fā)明的各零部件組裝簡單，成本低，相互獨立，各管路接口部位均為氣動快速接口，便于拆卸，能夠?qū)崿F(xiàn)對故障部件的快速拆卸和更換，降低裝置維護成本，操作簡便。

技術(shù)特征：

1.一種多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：包括便攜式氣源、切換型多量程氣體計量模塊、壓差表和中空結(jié)構(gòu)的樣品底座；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：便攜式氣源包括供氣泵，供氣泵連接有外置電源，供氣泵自帶功率調(diào)節(jié)旋鈕，供氣泵的供氣口安裝有氣動快速接頭并通過第一導(dǎo)氣管與切換型多量程氣體計量模塊的進氣口連接，第一導(dǎo)氣管上設(shè)置有氣體流速調(diào)節(jié)閥。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：切換型多量程氣體計量模塊包括若干個氣體流量計，各個氣體流量計的量程依次增大，第一導(dǎo)氣管的出氣口分別與各個氣體流量計的進氣口并聯(lián)連接，各個氣體流量計的出氣口并聯(lián)在一起并通過第二導(dǎo)氣管與樣品底座的內(nèi)部連通，各個氣體流量計上還設(shè)有用于啟閉氣體流量計的閥門。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：切換型多量程氣體計量模塊還包括旋轉(zhuǎn)殼體、計量底座、上氣體穩(wěn)定室和下氣體穩(wěn)定室，旋轉(zhuǎn)殼體為上下貫通的筒體，旋轉(zhuǎn)殼體的底部通過平面軸承轉(zhuǎn)動安裝在計量底座上，上氣體穩(wěn)定室和下氣體穩(wěn)定室分別對應(yīng)同軸安裝在旋轉(zhuǎn)殼體的內(nèi)部上下兩端，上氣體穩(wěn)定室的頂部中心和下氣體穩(wěn)定室的底部中心均安裝有多通體，多通體的外圓周開設(shè)有若干個圓周陣列布置且與各個氣體流量計一一對應(yīng)的氣體通道，氣體通道中安裝有外螺紋氣管接頭，上側(cè)的多通體的下端敞口并與上氣體穩(wěn)定室的內(nèi)部連通，下側(cè)的多通體的上端敞口并與下氣體穩(wěn)定室的內(nèi)部連通，上側(cè)的多通體的上端和下側(cè)的多通體的下端均安裝有氣動旋轉(zhuǎn)接頭，各個氣體流量計圓周陣列布置且豎向固定安裝在旋轉(zhuǎn)殼體的外側(cè)面上，各個氣體流量計的底部進氣口分別通過第四導(dǎo)氣管與下側(cè)的多通體上的各個外螺紋氣管接頭一一對應(yīng)連接，各個氣體流量計的頂部出氣口分別通過第五導(dǎo)氣管與上側(cè)的多通體上的各個外螺紋氣管接頭一一對應(yīng)連接，旋轉(zhuǎn)殼體的上端卡扣連接帶中心孔的頂蓋，旋轉(zhuǎn)殼體的下端卡扣連接帶中心孔的底蓋，上側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭穿過頂蓋的中心孔，上側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭的出氣口通過第二導(dǎo)氣管與樣品底座的內(nèi)部連通，第一導(dǎo)氣管穿過計量底座的底部，下側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭穿過底蓋的中心孔，下側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭的進氣口通過第一導(dǎo)氣管與供氣泵的供氣口中的氣動快速接頭連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：樣品底座為空心圓柱體，樣品底座的頂部設(shè)有透氣網(wǎng)孔，樣品底座的側(cè)壁下側(cè)部安裝有與樣品底座內(nèi)部連通的第一氣動快速接口，樣品底座的底部安裝有與樣品底座內(nèi)部連通的第二氣動快速接口，第二導(dǎo)氣管的兩端分別連接上側(cè)的氣動旋轉(zhuǎn)接頭的出氣口和第一氣動快速接口，第二氣動快速接口通過第三導(dǎo)氣管與壓差表連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：壓差表為數(shù)顯壓差表，壓差表的量程為0～1000pa。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：還包括樣品支座，樣品支座為空心座，樣品支座的高度與旋轉(zhuǎn)殼體的高度齊平，樣品支座的頂部開設(shè)有插接孔，樣品支座的側(cè)部開設(shè)有安裝孔，樣品底座固定在樣品支座的頂部，第二氣動快速接口對應(yīng)穿過插接孔，壓差表匹配鑲嵌在安裝孔中，第三導(dǎo)氣管置于樣品支座內(nèi)部。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，其特征在于：旋轉(zhuǎn)殼體、頂蓋、底蓋、計量底座和樣品支座均由abs材質(zhì)通過3d打印制作，樣品底座、上氣體穩(wěn)定室和下氣體穩(wěn)定室均由pvc材質(zhì)制作。

技術(shù)總結(jié)
一種多量程土壤透氣性測定的簡便裝置，包括便攜式氣源、切換型多量程氣體計量模塊、壓差表和中空結(jié)構(gòu)的樣品底座；便攜式氣源的供氣口與切換型多量程氣體計量模塊的進氣口連接，用于提供氣體；切換型多量程氣體計量模塊的出氣口與樣品底座的內(nèi)部連通，用于測量氣體流量；樣品底座的頂端透氣，樣品底座的頂端放置土壤環(huán)刀樣品；壓差表與樣品底座的內(nèi)部連通，用于測量系統(tǒng)內(nèi)外的壓力差。本發(fā)明能夠根據(jù)不同土壤樣品的透氣性快速切換不同量程的氣體流量計，從而實現(xiàn)對不同氣體流量范圍的精確測量，減小測量誤差，各零部件組裝簡單，成本低，相互獨立，各管路接口部位均為氣動快速接口，便于拆卸，降低裝置維護成本，操作簡便。

技術(shù)研發(fā)人員：黃新君,劉嵐婷,李立平,楊永強,王亞利,李甜甜,王雅樂
受保護的技術(shù)使用者：河南工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23