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原文传递一种批量定时抽取混合土壤水的装置及方法

专利名称：	一种批量定时抽取混合土壤水的装置及方法
摘要：	本发明公开了一种批量定时抽取混合土壤水的装置，包括直接采样模块、中间蓄水模块、采样收集模块、单片机及电源；设置多个采样管装置，利用负压原理及微孔陶土头抽取土壤水，然后收集至集水瓶中，再从集水瓶流入蓄水柱，利用水泵从蓄水柱中抽取土壤水流至采样瓶中。本发明提供的批量定时抽取混合土壤水的装置及方法，采用多个电磁铁协同工作的方法，准时抽取并收集一定时段内的土壤水，提高土壤水样的代表性，对于同位素水文学的研究起到重要的推动作用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	瞿思敏;陈昊;勾建峰;陈浩;石朋;苏治国;李大辰;张文浩;周慧妍;谢佳黎
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910109779.3
公开号：	CN109724841A
代理机构：	南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：	董建林
分类号：	G01N1/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	211106 江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号
主权项：	1.一种批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：包括直接采样模块、中间蓄水模块、采样收集模块、单片机（31）及电源（32）；所述直接采样模块包括采样管装置（3）、进气装置（2）、进气管（18）和取样管（17），所述采样管装置（3）的管壁嵌设有多个陶土头（16），所述进气管（18）插入采样管装置（3）并与进气装置（2）连通，所述取样管（17）伸入采样管装置（3）底部；所述进气装置（2）底部设置进气口，并通过第一电磁控制装置控制进气口的开闭；所述中间蓄水模块包括集水瓶（5）、蓄水柱（9）及水泵（11），所述集水瓶（5）底部设有集水瓶出水口，并通过第二电磁控制装置控制集水瓶出水口的开闭；集水瓶出水口下方设有集水漏斗（20），集水漏斗（20）连接集水瓶出水管（7），集水瓶出水管（7）与蓄水柱（9）连通；所述蓄水柱（9）通过水泵进水管（10）连接水泵（11），水泵（11）出水口连接水泵出水管（8），水泵出水管（8）上设有若干出水口，所述出水口周围固定设有管壁挡水片（25）；所述集水瓶（5）还与真空泵（6）连接，所述取样管（17）与集水瓶（5）连通；所述采样收集模块包括采样瓶（12）及采样集水支路，所述采样集水支路包括第三橡胶活塞（22）、集水盘（26）、连接杆（27）、第三电磁铁（13）、第三电磁铁轴（30）；所述第三橡胶活塞（22）固定在连接杆（27）一端端部，连接杆（27）另一端通过第二连接螺丝（29）连接第三电磁铁轴（30），第三电磁铁轴（30）位于第三电磁铁（13）上方，第三电磁铁（13）无电状态下第三橡胶活塞（22）堵住水泵出水管（8）上的出水口；所述集水盘（26）左侧设有集水盘出水口（23），集水盘出水口（23）通过出流管（24）连接采样瓶（12）；所述第一电磁控制装置、第二电磁控制装置、第三电磁铁（13）分别与单片机（31）、电源（32）连接。 2.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述第一电磁控制装置包括第一电磁铁（1）、第一电磁铁轴（14）和第一橡胶活塞（15），所述第一电磁铁轴（14）设置在第一电磁铁（1）下方，所述第一橡胶活塞（15）固定在第一电磁铁轴（14）端部；第一电磁铁（1）无电状态下第一橡胶活塞（15）堵住进气装置（2）的进气口；所述第一电磁铁（1）与单片机（31）、电源（32）连接。 3.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述第二电磁控制装置包括第二电磁铁（4）、第二电磁铁轴（19）和第二橡胶活塞（21）；所述第二电磁铁轴（19）设置在第二电磁铁（4）下方，第二橡胶活塞（21）固定在第二电磁铁轴（19）端部，第二电磁铁（4）无电状态下第二橡胶活塞（15）堵住集水瓶出水口；所述第二电磁铁（4）与单片机（31）、电源（32）连接。 4.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述连接杆（27）包括竖杆和横杆，竖杆与横杆通过第一连接螺丝（28）连接形成直角型连杆；竖杆顶端端部固定第三橡胶活塞（22），横杆右侧端部通过第二连接螺丝（29）与第三电磁铁轴（30）连接。 5.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述陶土头（16）由微孔陶土材料制成。 6.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述取样管（17）采用玻璃材料制作。 7.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述集水瓶出水管（7）、集水漏斗（20）、出流管（24）、管壁挡水片（25）、集水盘（26）均采用不锈钢材料制作。 8.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述采样瓶（12）采用聚乙烯材料制作。 9.根据权利要求1所述的批量定时抽取混合土壤水的装置，其特征在于：所述采样管装置（3）、采样瓶（12）的数量大于或等于一个。 10.一种批量定时采集土壤水的方法，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述批量定时抽取混合土壤水的装置进行水样采集，具体步骤如下：（a）第一电磁铁（1）、第二电磁铁（4）、第三电磁铁（13）均处于断电状态，整个装置处于密闭状态；启动真空泵（6），采样管装置（3）内逐渐抽成负压状态，土壤水沿着陶土头（16）进入采样管装置（3）中，并顺着取样管（17）流入集水瓶（5）中；（b）当收集土壤水的时间达到设定的24h时，单片机控制第一电磁铁（1）得电工作，吸引第一电磁铁轴（14）带动第一橡胶活塞（15）向上运动，进气装置（2）内开始进气并通过进气管（18）向采样管装置（3）内输气平衡采样管内压力，采样管装置（3）内外压力平衡后停止抽取土壤水；（c）单片机控制第二电磁铁（4）得电工作，吸引第二电磁铁轴（19）带动第二橡胶活塞（21）向上运动，使得集水瓶（5）中的土壤水开始向下流入集水漏斗（20）中，随后沿着集水瓶出水管（7）流入到蓄水柱（9）中；（d）当集水瓶（5）中土壤水流尽后，第二电磁铁（4）断电停止工作，第二橡胶活塞（21）将集水瓶出水口堵住；然后切断第一电磁铁（1）的电路连接，第一电磁铁（1）断电停止工作，第一橡胶活塞（15）向下运动堵住进气装置（2）的进气口，整个装置处于封闭状态，真空泵（6）仍处于工作状态，采样管装置（3）内重新逐渐成负压状态，继续抽取土壤水；（e）单片机控制第三电磁铁（13）得电工作，连接杆（27）带动第三橡胶活塞（22）向下运动，水泵出水管（8）上的出水口处于开放状态；启动水泵（11），水泵（11）抽取蓄水柱（9）内的土壤水，然后沿着水泵出水管（8）输出，从出水口流入集水盘（26），再从集水盘出水口（23）沿着出流管（24）流入到采样瓶（12）中；（f）当采样瓶（12）采集水样完成后，第三电磁铁（13）断电停止工作，第三橡胶活塞（22）堵住水泵出水管（8）上的出水口，多余的水样沿着水泵出水管（8）排出装置。
所属类别：	发明专利