一種根土根系摩擦力測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種根土根系摩擦力測量裝置，屬于植物根系摩擦力測量【技術領域】。本實用新型包括系掩埋裝置和測量裝置；根系掩埋裝置包括框架底座、左擋板、后擋板、卡槽、提手、右擋板、前擋板、根系孔、滑軌槽和底擋板；測量裝置包括左定位滑塊、左固定螺釘、左帶槽滑軌、右定位滑塊、右固定螺釘、右帶槽滑軌、右支撐滑臂、右定位螺釘、左支撐滑臂、左定位螺釘、絲杠、環套、滾珠、支架、搖桿、齒輪、齒輪、滾珠、連接軸、拉力傳感器、外接線端、套筒、夾持器、夾持螺釘和定位板。本實用新型用于植物根系土壤摩擦特性實驗，能夠滿足對不同土層根系摩擦力的動態測量提高測量精度，易于安裝，操作性強，簡單靈活。
【專利說明】一種根土根系摩擦力測量裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種根土根系摩擦力測量裝置，屬于植物根系摩擦力測量技術領 域。
【背景技術】
[0002] 植物根系具有良好的固土作用，近年來隨著水土保持技術的發展，針對植物根系 的研究更為深入，對根系摩擦力的測量也尤其重要。而現有摩擦力測量裝置一般采用拉力 計直接測量方法，人為干擾因素較大，不能精確的記錄實驗數據，從而會造成很大的測量誤 差，所以有必要提供一種根土根系摩擦力測量裝置來的彌補這些缺點。
【發明內容】
[0003] 本實用新型要解決的技術問題是：本實用新型提供一種根土根系摩擦力測量裝 置，用于方便準確測量不同土層不同長度根系的土壤摩擦特性，用于植物根系土壤摩擦特 性實驗，能夠滿足對不同土層根系摩擦力的動態測量，拉力傳感器接外圍設備能夠準確的 記錄測量數據，末端根系夾持器能夠防止根系在測量過程中容易被拉斷的情況發生，轉動 搖桿帶動絲杠勻速運動能夠保證被測根系均勻受力增加測量的準確性。
[0004] 本實用新型技術方案是：一種根土根系摩擦力測量裝置，包括根系掩埋裝置和測 量裝置；根系掩埋裝置包括框架底座1、左擋板2、后擋板3、卡槽4、提手5、右擋板6、前擋板 7、根系孔8、滑軌槽9和底擋板10 ;所述框架底座1底部設有滑軌槽9,根系掩埋裝置前后 左右面分別設有卡槽4用于安插擋板，使用時擋板垂直于底部由上向下插入卡槽4中，擋板 主要分為左擋板2、后擋板3、右擋板6和前擋板7,其中前擋板7由上到下等行距排列有根 系孔8,前擋板7上的每行孔數相等且等間距分布，底擋板10安裝于根系掩埋裝置的底部用 于承載土壤，提手5設置于根系掩埋裝置頂部的四周用于方便移動；
[0005] 測量裝置包括左定位滑塊11、左固定螺釘12、左帶槽滑軌13、右定位滑塊14、右固 定螺釘15、右帶槽滑軌16、右支撐滑臂17、右定位螺釘18、左支撐滑臂19、左定位螺釘20、 絲杠21、環套22、滾珠I 23、支架24、搖桿25、齒輪Π 26、齒輪I 27、滾珠H 28、連接軸29、拉 力傳感器30、外接線端31、套筒32、夾持器33、夾持螺釘34和定位板35 ;
[0006] 所述左支撐滑臂19、右支撐滑臂17并行排列于支架24兩側用于支撐整個測定裝 置，左支撐滑臂19底部設有左定位滑塊11、左固定螺釘12和左帶槽滑軌13,其中左定位 滑塊11卡接于左帶槽滑軌13的槽上，可自由前后滑動，左固定螺釘12可由左定位滑塊11 的上表面擰入用于緊固左定位滑塊11在左帶槽滑軌13上的位置，右支撐滑臂17底部設有 右定位滑塊14、右固定螺釘15及右帶槽滑軌16,其中右定位滑塊14卡接于右帶槽滑軌16 的槽上，可自由前后滑動，右固定螺釘15可由右定位滑塊14的上表面擰入用于緊固右定位 滑塊14在右帶槽滑軌16上的位置，支架24可通過左支撐滑臂19、右支撐滑臂17上下滑 動來調節測定裝置的高度，左定位螺釘20、右定位螺釘18可分別由左支撐滑臂19、右支撐 滑臂17外側擰入用于緊固支架24的位置，環套22位于支架24的上部，環套22通過滾珠 I 23與齒輪I 27配合來支撐齒輪I 27旋轉，且齒輪I 27的內壁設有螺紋，齒輪Π 26與齒輪I 27嚙合，齒輪Π 26末端設有搖桿25,通過轉動搖桿25旋轉齒輪Π 26,從而帶動齒輪I 27旋 轉，絲杠21位于齒輪I 27的中心軸線，絲杠21上設有螺紋，與齒輪I 27內壁的螺紋嚙合，通 過旋轉齒輪I 27使絲杠21旋轉伸縮，絲杠21前端通過滾珠Π 28與連接軸29關聯，在滾珠 Π 28的作用下可使連接軸29旋轉用于避免絲杠21在旋轉過程中根系因扭轉而損傷，連接 軸29前端與拉力傳感器30連接，拉力傳感器30用于測量根系拉伸過程中的摩擦力，拉力 傳感器30上設有外接線端31用于實現數據傳輸，拉力傳感器30前端設有套筒32用于安 裝夾持器33,夾持螺釘34可由套筒32擰入用于緊固根系，夾持器33可插入套筒32中，并 直接與根系接觸，其內壁使用柔性材料用于避免夾緊對根系的損傷。
[0007] 所述根系孔8每行的深度及行距根據測量土層深度的需要設定，根系孔8的直徑 及間距根據實驗所測對象的需要設定。
[0008] 本實用新型的使用過程是：實驗前，首先將根系掩埋裝置平穩固定于水平位置，將 底擋板10安裝于掩埋裝置的底部，再將四塊擋板垂直于底部由上向下分別插入卡槽4中， 使根系掩埋裝置呈開口式長方體結構。根據實驗測量要求，確定掩埋的土層深度和根系長 度，將根系由根系孔8插入掩埋裝置中，將待測根系按測量土層深度的需要由底層向頂層 依次放于根系孔8中，然后開始填土，每放置一行根系，填土一次，使每層根系在土壤中保 持水平，即將待測根系放于每一行根系孔8之前，先將土壤高度與該行根系孔8填平。可根 據測量土層深度的需要設定每行根系孔8的深度及行距，可根據測量對象數量的需要設定 根系孔8的直徑及間距。然后將測量裝置與根系掩埋裝置按照合適距離相對放置，將左帶 槽滑軌13、右帶槽滑軌16插入滑軌槽9中，左支撐滑臂19、右支撐滑臂17分別可在左帶槽 滑軌13、右帶槽滑軌16的限制下前后滑動，以調整測量裝置與掩埋裝置的距離。通過擰緊 左固定螺釘12、右固定螺釘15使左定位滑塊11、右定位滑塊14分別與左支撐滑臂19、右 支撐滑臂17緊固，從而固定測量裝置與掩埋裝置的距離，防止根系拉伸過程中，由于根系 與測量裝置之間的反作用力致使裝置移動，影響實驗效果。根據測量土層深度的需要，調整 支撐架24在左支撐滑臂19與右支撐滑臂17中的高度，擰緊兩端的左定位螺釘20和右定 位螺釘18,以固定測量裝置的高度，移動定位板35的位置使拉力傳感器30、夾持器33與待 測根系處于同一水平高度。待測量根系塞進夾持器33中，轉動搖桿25,則齒輪Π 26帶動齒 輪I 27轉動，使絲杠21旋轉伸縮，以調整夾持器33與待測根系之間的水平距離，使夾持器 33插入套筒32內，再旋轉夾持螺釘34將夾持器33與套筒32緊固，使根系夾緊。最后，轉 動搖桿25拉伸根系，并記錄實驗數據，因為拉力傳感器30上設有外接線端31，通過外接線 端31可以外接實驗數據輸出裝置，如外接一個單片機數據輸出裝置（51系列單片機）用于 實現數據傳輸，記錄的實驗數據可以存在外接的實驗數據輸出裝置中也可以通過實驗數據 輸出裝置外接的顯示設備上顯示出來，根系被拉出土壤后，松動夾持螺釘34將根系取出。
[0009] 本實用新型的有益效果是：此測量裝置能夠根據實際需要合理調節測量裝置的位 置和高度，能夠滿足對不同土層根系摩擦力的動態測量，末端根系夾持器能夠防止根系在 測量過程中容易被拉斷的情況發生，轉動搖桿帶動絲杠勻速運動能夠保證被測根系均勻受 力增加測量的準確性，拉力傳感器接外圍設備能夠準確的記錄測量結果提高測量精度，由 定位螺釘固定的可移動滑軌易于安裝，操作性強，滾珠和套筒的配合保證整個測量裝置簡 單靈活。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是本實用新型結構示意圖；
[0011] 圖2是本實用新型的根系掩埋裝置結構圖；
[0012] 圖3是本實用新型的測量裝置結構圖；
[0013] 圖4是本實用新型的支撐滑臂和帶槽滑軌零部件結構圖；
[0014] 圖5是本實用新型的絲杠和齒輪系零部件結構圖；
[0015] 圖6是本實用新型的連接軸和夾持器零部件結構結構圖。
[0016] 圖1-6中各標號：1_框架底座，2-左擋板，3-后擋板，4-卡槽，5-提手，6-右擋板， 7_前擋板，8-根系孔，9-滑軌槽，10-底擋板，11-左定位滑塊，12-左固定螺釘，13-左帶槽 滑軌，14-右定位滑塊，15-右固定螺釘，16-右帶槽滑軌，17-右支撐滑臂，18-右定位螺釘， 19-左支撐滑臂，20-左定位螺釘，21-絲杠，22-環套，23-滾珠1,24-支架，25-搖桿，26-齒 輪Π，27-齒輪I，28-滾珠Π，29-連接軸，30-拉力傳感器，31-外接線端，32-套筒，33-夾持 器，34-夾持螺釘，35-定位板。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步說明。
[0018] 實施例1 :如圖1-6所示，一種根土根系摩擦力測量裝置，包括根系掩埋裝置和測 量裝置；根系掩埋裝置包括框架底座1、左擋板2、后擋板3、卡槽4、提手5、右擋板6、前擋板 7、根系孔8、滑軌槽9和底擋板10 ;所述框架底座1底部設有滑軌槽9,根系掩埋裝置前后 左右面分別設有卡槽4用于安插擋板，使用時擋板垂直于底部由上向下插入卡槽4中，擋板 主要分為左擋板2、后擋板3、右擋板6和前擋板7,其中前擋板7由上到下等行距排列有根 系孔8,前擋板7上的每行孔數相等且等間距分布，底擋板10安裝于根系掩埋裝置的底部用 于承載土壤，提手5設置于根系掩埋裝置頂部的四周用于方便移動；
[0019] 測量裝置包括左定位滑塊11、左固定螺釘12、左帶槽滑軌13、右定位滑塊14、右固 定螺釘15、右帶槽滑軌16、右支撐滑臂17、右定位螺釘18、左支撐滑臂19、左定位螺釘20、 絲杠21、環套22、滾珠I 23、支架24、搖桿25、齒輪Π 26、齒輪I 27、滾珠Π 28、連接軸29、拉 力傳感器30、外接線端31、套筒32、夾持器33、夾持螺釘34和定位板35 ;
[0020] 所述左支撐滑臂19、右支撐滑臂17并行排列于支架24兩側用于支撐整個測定裝 置，左支撐滑臂19底部設有左定位滑塊11、左固定螺釘12和左帶槽滑軌13,其中左定位 滑塊11卡接于左帶槽滑軌13的槽上，可自由前后滑動，左固定螺釘12可由左定位滑塊11 的上表面擰入用于緊固左定位滑塊11在左帶槽滑軌13上的位置，右支撐滑臂17底部設有 右定位滑塊14、右固定螺釘15及右帶槽滑軌16,其中右定位滑塊14卡接于右帶槽滑軌16 的槽上，可自由前后滑動，右固定螺釘15可由右定位滑塊14的上表面擰入用于緊固右定位 滑塊14在右帶槽滑軌16上的位置，支架24可通過左支撐滑臂19、右支撐滑臂17上下滑 動來調節測定裝置的高度，左定位螺釘20、右定位螺釘18可分別由左支撐滑臂19、右支撐 滑臂17外側擰入用于緊固支架24的位置，環套22位于支架24的上部，環套22通過滾珠 I 23與齒輪I 27配合來支撐齒輪I 27旋轉，且齒輪I 27的內壁設有螺紋，齒輪Π 26與齒輪I 27嚙合，齒輪Π 26末端設有搖桿25,通過轉動搖桿25旋轉齒輪Π 26,從而帶動齒輪I 27旋 轉，絲杠21位于齒輪I 27的中心軸線，絲杠21上設有螺紋，與齒輪I 27內壁的螺紋嚙合，通 過旋轉齒輪I 27使絲杠21旋轉伸縮，絲杠21前端通過滾珠Π 28與連接軸29關聯，在滾珠 Π 28的作用下可使連接軸29旋轉用于避免絲杠21在旋轉過程中根系因扭轉而損傷，連接 軸29前端與拉力傳感器30連接，拉力傳感器30用于測量根系拉伸過程中的摩擦力，拉力 傳感器30上設有外接線端31用于實現數據傳輸，拉力傳感器30前端設有套筒32用于安 裝夾持器33,夾持螺釘34可由套筒32擰入用于緊固根系，夾持器33可插入套筒32中，并 直接與根系接觸，其內壁使用柔性材料用于避免夾緊對根系的損傷。
[0021] 實施例2 :如圖1-6所示，一種根土根系摩擦力測量裝置，包括根系掩埋裝置和測 量裝置；根系掩埋裝置包括框架底座1、左擋板2、后擋板3、卡槽4、提手5、右擋板6、前擋板 7、根系孔8、滑軌槽9和底擋板10 ;所述框架底座1底部設有滑軌槽9,根系掩埋裝置前后 左右面分別設有卡槽4用于安插擋板，使用時擋板垂直于底部由上向下插入卡槽4中，擋板 主要分為左擋板2、后擋板3、右擋板6和前擋板7,其中前擋板7由上到下等行距排列有根 系孔8,前擋板7上的每行孔數相等且等間距分布，底擋板10安裝于根系掩埋裝置的底部用 于承載土壤，提手5設置于根系掩埋裝置頂部的四周用于方便移動；
[0022] 測量裝置包括左定位滑塊11、左固定螺釘12、左帶槽滑軌13、右定位滑塊14、右固 定螺釘15、右帶槽滑軌16、右支撐滑臂17、右定位螺釘18、左支撐滑臂19、左定位螺釘20、 絲杠21、環套22、滾珠I 23、支架24、搖桿25、齒輪Π 26、齒輪I 27、滾珠Π 28、連接軸29、拉 力傳感器30、外接線端31、套筒32、夾持器33、夾持螺釘34和定位板35 ;
[0023] 所述左支撐滑臂19、右支撐滑臂17并行排列于支架24兩側用于支撐整個測定裝 置，左支撐滑臂19底部設有左定位滑塊11、左固定螺釘12和左帶槽滑軌13,其中左定位 滑塊11卡接于左帶槽滑軌13的槽上，可自由前后滑動，左固定螺釘12可由左定位滑塊11 的上表面擰入用于緊固左定位滑塊11在左帶槽滑軌13上的位置，右支撐滑臂17底部設有 右定位滑塊14、右固定螺釘15及右帶槽滑軌16,其中右定位滑塊14卡接于右帶槽滑軌16 的槽上，可自由前后滑動，右固定螺釘15可由右定位滑塊14的上表面擰入用于緊固右定位 滑塊14在右帶槽滑軌16上的位置，支架24可通過左支撐滑臂19、右支撐滑臂17上下滑 動來調節測定裝置的高度，左定位螺釘20、右定位螺釘18可分別由左支撐滑臂19、右支撐 滑臂17外側擰入用于緊固支架24的位置，環套22位于支架24的上部，環套22通過滾珠 I 23與齒輪I 27配合來支撐齒輪I 27旋轉，且齒輪I 27的內壁設有螺紋，齒輪Π 26與齒輪I 27嚙合，齒輪Π 26末端設有搖桿25,通過轉動搖桿25旋轉齒輪Π 26,從而帶動齒輪I 27旋 轉，絲杠21位于齒輪I 27的中心軸線，絲杠21上設有螺紋，與齒輪I 27內壁的螺紋嚙合，通 過旋轉齒輪I 27使絲杠21旋轉伸縮，絲杠21前端通過滾珠Π 28與連接軸29關聯，在滾珠 Π 28的作用下可使連接軸29旋轉用于避免絲杠21在旋轉過程中根系因扭轉而損傷，連接 軸29前端與拉力傳感器30連接，拉力傳感器30用于測量根系拉伸過程中的摩擦力，拉力 傳感器30上設有外接線端31用于實現數據傳輸，拉力傳感器30前端設有套筒32用于安 裝夾持器33,夾持螺釘34可由套筒32擰入用于緊固根系，夾持器33可插入套筒32中，并 直接與根系接觸，其內壁使用柔性材料用于避免夾緊對根系的損傷。
[0024] 所述根系孔8每行的深度及行距根據測量土層深度的需要設定，根系孔8的直徑 及間距根據實驗所測對象的需要設定。
[0025] 上面結合附圖對本實用新型的具體實施例作了詳細說明，但是本實用新型并不限 于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型 宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1. 一種根土根系摩擦力測量裝置，其特征在于：包括根系掩埋裝置和測量裝置；根系 掩埋裝置包括框架底座（1)、左擋板（2)、后擋板（3)、卡槽（4)、提手（5)、右擋板（6)、前擋 板（7)、根系孔（8)、滑軌槽（9)和底擋板（10);所述框架底座（1)底部設有滑軌槽（9)，根系 掩埋裝置前后左右面分別設有卡槽（4)用于安插擋板，使用時擋板垂直于底部由上向下插 入卡槽（4)中，擋板主要分為左擋板（2)、后擋板（3)、右擋板（6)和前擋板（7)，其中前擋板 (7)由上到下等行距排列有根系孔（8)，前擋板（7)上的每行孔數相等且等間距分布，底擋 板（10)安裝于根系掩埋裝置的底部用于承載土壤，提手（5)設置于根系掩埋裝置頂部的四 周用于方便移動； 測量裝置包括左定位滑塊（11)、左固定螺釘（12)、左帶槽滑軌（13)、右 定位滑塊（14)、右固定螺釘（15)、右帶槽滑軌（16)、右支撐滑臂（17)、右定 位螺釘（18)、左支撐滑臂（19)、左定位螺釘（20)、絲杠（21)、環套（22)、滾珠 1(23)、支架（24)、搖桿（25)、齒輪Π (26)、齒輪1(27)、滾珠 II (28)、連接軸（29)、拉力傳感器 (30)、外接線端（31)、套筒（32)、夾持器（33)、夾持螺釘（34)和定位板（35); 所述左支撐滑臂（19)、右支撐滑臂（17)并行排列于支架（24)兩側用于支撐整個測定 裝置，左支撐滑臂（19)底部設有左定位滑塊（11)、左固定螺釘（12)和左帶槽滑軌（13)，其 中左定位滑塊（11)卡接于左帶槽滑軌（13)的槽上，可自由前后滑動，左固定螺釘（12)可 由左定位滑塊（11)的上表面擰入用于緊固左定位滑塊（11)在左帶槽滑軌（13)上的位置， 右支撐滑臂（17)底部設有右定位滑塊（14)、右固定螺釘（15)及右帶槽滑軌（16)，其中右 定位滑塊（14)卡接于右帶槽滑軌（16)的槽上，可自由前后滑動，右固定螺釘（15)可由右 定位滑塊（14)的上表面擰入用于緊固右定位滑塊（14)在右帶槽滑軌（16)上的位置，支架 (24)可通過左支撐滑臂（19)、右支撐滑臂（17)上下滑動來調節測定裝置的高度，左定位螺 釘（20)、右定位螺釘（18)可分別由左支撐滑臂（19)、右支撐滑臂（17)外側擰入用于緊固支 架（24)的位置，環套（22 )位于支架（24)的上部，環套（22 )通過滾珠 I (23 )與齒輪I (27 )配 合來支撐齒輪I (27 )旋轉，且齒輪I (27 )的內壁設有螺紋，齒輪II (26 )與齒輪I (27 )嚙合，齒 輪Π (26)末端設有搖桿（25)，通過轉動搖桿（25)旋轉齒輪II (26)，從而帶動齒輪1(27)旋 轉，絲杠（21)位于齒輪I (27)的中心軸線，絲杠（21)上設有螺紋，與齒輪I (27)內壁的螺紋 嚙合，通過旋轉齒輪I (27 )使絲杠（21)旋轉伸縮，絲杠（21)前端通過滾珠 II (28 )與連接軸 (29)關聯，在滾珠 II (28)的作用下可使連接軸（29)旋轉用于避免絲杠（21)在旋轉過程中 根系因扭轉而損傷，連接軸（29)前端與拉力傳感器（30)連接，拉力傳感器（30)用于測量根 系拉伸過程中的摩擦力，拉力傳感器（30)上設有外接線端（31)用于實現數據傳輸，拉力傳 感器（30 )前端設有套筒（32 )用于安裝夾持器（33 )，夾持螺釘（34 )可由套筒（32 )擰入用于 緊固根系，夾持器（33)可插入套筒（32)中，并直接與根系接觸，其內壁使用柔性材料用于 避免夾緊對根系的損傷。
2. 根據權利要求1所述的根土根系摩擦力測量裝置，其特征在于：所述根系孔（8)每行 的深度及行距根據測量土層深度的需要設定，根系孔（8)的直徑及間距根據實驗所測對象 的需要設定。
【文檔編號】G01N19/02GK204064873SQ201420428055
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】張云偉, 陳嶺, 王大龍, 喻勇, 樊陽陽, 武占, 曾詳義 申請人:昆明理工大學