本发明涉及地质勘测技术领域，具体涉及一种土壤采样装置及使用方法。
背景技术：
在进行土壤采样时通常会用到土壤采集装置，在土壤采集的过程中，需要将采样装置插入至泥土中，这就会产生较大的向上反作用力，该反作用力会使采集装置向上顶起，影响采集效率及采集质量。现有技术中，通常采用增加重物或采集人员站在采集装置上的方式进行施压固定，但这种方式比较原始，由于采集人员是站立在设备上，也影响了采集人员的操作。
再者，现有技术中无法实现采样与脱样（将样品从采样装置中分开）的同时进行，在使用效率及灵活性上也比较缺乏。
技术实现要素：
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种土壤采样装置及使用方法，解决了现有技术中土壤采样装置定位不可靠、采样脱样操作效率及灵活性欠佳的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种土壤采样装置，其特征在于：包括机架、下压齿条、上顶齿条、下压齿轮、上顶齿轮及连接于机架底部的底座，所述机架通过滑道一连接于下压齿条，所述机架通过滑道二连接于连接于上顶齿条，所述下压齿轮、上顶齿轮分别通过齿轮轴一、齿轮轴二连接于机架，所述下压齿轮、上顶齿轮分别捏合于下压齿条、上顶齿条；下压齿条的下端、机架的下压齿条上端均设有用于连接取样套筒的套筒固定装置；
所述齿轮轴一、齿轮轴二还分别连接驱动装置；
所述齿轮轴一、齿轮轴二之间设有使齿轮轴一、齿轮轴二结合或分离的离合装置；
所述底座包括横梁、纵梁，所述横梁通过横向滑套连接于纵梁，所述横梁通过纵向滑套连接于机架，所述横梁通过定位组件连接于地面，所述定位组件至少有三个。
优选，前述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述齿轮轴一、齿轮轴二同轴设置，所述离合装置是套筒，所述套筒通过花键可滑动连接于齿轮轴二，所述齿轮轴一的端部设有用于连接套筒的花键段，当下压齿轮、上顶齿轮同步转动时，所述套筒连接花键段；所述花键段、齿轮轴二均还设有用于连接套筒的定位磁铁。
优选，前述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述驱动装置是棘轮套筒，所述棘轮套筒还设有手柄，所述齿轮轴一、齿轮轴二的端部均设有用于连接棘轮套筒的六方段，所述棘轮套筒可拆卸连接于六方段。
优选，前述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述定位组件包括立柱、调节螺杆、螺纹套、撑杆及中间连杆，所述调节螺杆可旋转连接于立柱的中心，所述立柱通过下铰接部铰接于撑杆的下端，所述中间连杆的两端分别铰接于螺纹套、撑杆，所述螺纹套的上端通过螺纹连接于调节螺杆。
优选，前述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述撑杆的外表面还设有四连杆及滑动板，所述滑动板可滑动连接于撑杆，所述滑动板的一端铰接于四连杆的一端，所述四连杆的另一端铰接于撑杆。
优选，前述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述立柱的外表面还设有调平螺母，所述调平螺母连接于横梁的上方，所述调节螺母有两个。
优选，前述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述立柱的外表面从上到下还依次设有滑套、两个调节螺母，所述滑套可滑动连接于立柱，所述调节螺母通过螺纹连接于立柱，所述滑套还连接可相对于滑套角度调整的压盘。
优选，前述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述压盘的中心设有用于穿过立柱的椭圆孔，所述椭圆孔的外沿设有两个平行设置的翻边，所述翻边通过铰接轴铰接于滑套。
一种土壤采样装置的使用方法，其特征在于：
s1：将定位组件固定于地面，并使撑杆的上端完全进入至泥土；
s2：通过底座调节下压齿条相对于地面的水平位置；
s3：通过棘轮套筒驱动齿轮轴一旋转，带动取样套筒插入至地面然后拔出取样套筒；
当仅进行取样时，所述套筒与花键段脱开；
当同时进行取样以及分离样品与套筒时，所述套筒与花键段连接；
当仅进行样品与套筒分离时，所述棘轮套筒连接齿轮轴二，且套筒与花键段脱开；
当需要调整取样位置时，调整机架与底座的位置。
优选，前述的一种土壤采样装置的使用方法，其特征在于：定位组件固定于地面的方法是：
在撑杆与立柱贴合的条件下，将立柱插入至泥土；
调整螺纹套相对于立柱向下滑动；
螺纹套通过中间连杆推动撑杆向下旋转；
当撑杆旋转至预设角度a时，滑动板的下端连接下铰接部，滑动板向四连杆的方向滑动，推动四连杆打开；
当撑杆旋转至预设角度b时，螺母套连接下限位，撑杆与四连杆均停止打开；
旋转调节螺母向上拉动立柱，并调整压盘直至压盘紧密贴合于地面；
通过调平螺母、调节螺母调整底座相对于地面的角度。
本发明所达到的有益效果：
1.本发明的定位组件能够实现与地面的可靠固定，撑杆与四连杆能够在立柱的侧部形成一个面积较大的“倒刺结构”，该“倒刺结构”能够使立柱的侧部牢牢拉住泥土。压盘可通过两轴旋转的方式紧密贴合于地面，并且能够使定位组件承受较大的压力。当需要拔出定位组件时，上述倒刺结构能够折叠纸原始状态。
2.当取样遇到障碍物或需要在一定范围内多次取样时，可通过调整机架相对于底座的位置调整取样套筒相对于地表的位置。
3.本发明的下压齿轮、上顶齿轮可通过套筒进行联动或分离，当联动时，可同时进行取样与脱样，当分离时，可单独进行取样与脱样，增加了取样、脱样的灵活性，提升了工作效率。
附图说明
图1是本发明的图整体结构主视图；
图2是本发明离合装置的工作原理图；
图3是本发明定位组件主视图一（未打开）；
图4是本发明四连杆主视图一（未打开）；
图5是本发明定位组件主视图二（打开）；
图6是本发明四连杆主视图二（打开）；
图7是本发明滑套与压盘俯视图；
图8是本发明底座俯视图；
附图标记的含义：1-机架；2-下压齿条；3-上顶齿条；4-棘轮套筒；5-下压齿轮；6-齿轮轴一；7-上顶齿轮；8-套筒；9-底座；11-滑道一；12-滑道二；21-取样套筒；41-手柄；61-花键段；601-齿轮轴二；62-六方段；81-定位磁铁；10-定位组件；91-横梁；92-横向滑套；93-纵梁；94-纵向滑套；101-立柱；102-滑套；103-压盘；104-调节螺母；105-螺纹套；106-中间连杆；107-撑杆；108-四连杆；109-滑动板；1011-螺母套；1012-调节螺杆；1012-下铰接部；1013-下限位；1021-铰接轴；1031-翻边；1302-椭圆孔；1041-调平螺母；121-上取样套筒安装处。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图2所示：本实施例公开了一种土壤采样装置：包括机架1、下压齿条2、上顶齿条3、下压齿轮5、上顶齿轮7及连接于机架1底部的底座9，机架1通过滑道一11连接于下压齿条2，机架1通过滑道二12连接于连接于上顶齿条3，下压齿轮5、上顶齿轮7分别通过齿轮轴一6、齿轮轴二601连接于机架1，下压齿轮5、上顶齿轮7分别捏合于下压齿条2、上顶齿条3；下压齿条2的下端、机架1的下压齿条2上端均设有用于连接取样套筒21的套筒固定装置。
齿轮轴一6、齿轮轴二601还分别连接驱动装置。
齿轮轴一6、齿轮轴二601之间设有使齿轮轴一6、齿轮轴二601结合或分离的离合装置；
底座9包括横梁91、纵梁93，横梁91通过横向滑套92连接于纵梁93，横梁91通过纵向滑套94连接于机架1，横梁91通过定位组件10连接于地面，定位组件10至少有三个。
齿轮轴一6、齿轮轴二601同轴设置，离合装置是套筒8，套筒8通过花键可滑动连接于齿轮轴二601，齿轮轴一6的端部设有用于连接套筒8的花键段61，当下压齿轮5、上顶齿轮7同步转动时，套筒8连接花键段61；花键段61、齿轮轴二601均还设有用于连接套筒8的定位磁铁81。
驱动装置是棘轮套筒4，棘轮套筒4还设有手柄41，齿轮轴一6、齿轮轴二601的端部均设有用于连接棘轮套筒4的六方段62，棘轮套筒4可拆卸连接于六方段62。
定位组件10包括立柱101、调节螺杆1012、螺纹套105、撑杆107及中间连杆106，调节螺杆1012可旋转连接于立柱101的中心，立柱101通过下铰接部1012铰接于撑杆107的下端，中间连杆106的两端分别铰接于螺纹套105、撑杆107，螺纹套105的上端通过螺纹连接于调节螺杆1012。
调节螺杆1012可旋转连接于立柱101的中心的具体结构是：立柱101的上端通过螺母套1011连接于调节螺杆1012，调节螺杆1012穿过螺母套1011，在调节螺杆1012的上端设有用于配合螺母套1011的凸起，该凸起能够避免调节螺杆1012相对于立柱101竖向滑动。
结合图4及图6所示：撑杆107的外表面还设有四连杆108及滑动板109。其中，滑动板109可滑动连接于撑杆107，其具体结构可采用在滑动板109设置至少两个腰型孔，然后该腰型孔通过螺钉将滑动板109安装在撑杆107的外表面。
滑动板109的一端铰接于四连杆108的一端（下端），四连杆108的另一端（上端）铰接于撑杆107的上端。
本实施例立柱101的外表面还设有调平螺母1041，调平螺母1041连接于横梁91的上方，调节螺母104有两个，上端的调节螺母104用于支撑横梁91，下端的调节螺母104用于挤压滑套102。在立柱101的外表面从上到下还依次设有两个滑套102、两个调节螺母104，滑套102可滑动连接于立柱101，调节螺母104通过螺纹连接于立柱101，滑套102还连接可相对于滑套102角度调整的压盘103，其角度调整的方法是：如图7所示：在压盘103的中心设有用于穿过立柱101的椭圆孔1032，椭圆孔1032的外沿设有两个平行设置的翻边1031，翻边1031通过铰接轴1021铰接于滑套102，椭圆孔1032使滑套102可相对于压盘103以铰接轴1021为轴心做一定角度的旋转，由于滑套102是套接在立柱101上，且可自由旋转，因此可通过两个旋转中心（立柱101、铰接轴1021）实现压盘103在一定范围内任意贴合地面，也就是说在一定范围内，当立柱101不垂直于地表时，总是可通过旋转滑套102及压盘103的方式实现压盘103贴合在地表上。
本实施例还公开了上述土壤采样装置的使用方法，其特征在于：
首先将定位组件10固定于地面，参阅图3及图4：其具体步骤是：在撑杆107与立柱101贴合的前提下，将立柱101插入至泥土，并使撑杆107的上端完全进入至泥土；此时整个定位组件10的横向尺寸较小，因此很容易插入至泥土，在立柱101的下端还设有尖刺端，便于插入，在实际应用中可通过敲击的方式将定位组件10敲入至泥土中。
然后通过旋转调节螺杆1012的方式推动螺纹套105向下运动，在调节螺杆1012的上端设有内六方或外六方端，用于与扳手等工具连接，便于操作调节螺杆1012，当纹套105相对于立柱101向下滑动时，通过中间连杆106推动撑杆107向下旋转（向打开的方向旋转）。
当撑杆107旋转至预设角度a时，滑动板109的下端接触到下铰接部1012，下铰接部1012推动滑动板109向四连杆108的方向滑动，实现四连杆108的打开（变化至图6状态）。继续旋转调节螺杆1012，在撑杆107向下旋转的过程中，滑动板109同步推动四连杆108打开。继续旋转撑杆107，当撑杆107旋转至预设角度b时，螺母套1011接触到下限位1013，撑杆107与四连杆108均停止打开，此时撑杆107与四连杆108的开合程度均达到最大，参阅图5及图6：撑杆107与四连杆108能够在立柱101的侧部形成一个面积较大的“倒刺结构”，该“倒刺结构”能够使立柱101的侧部牢牢拉住泥土。在“倒刺结构”的形成过程中，会是周围的泥土出现松动，并且立柱101也有可能向上滑动。为了进一步增加定位组件10与地面之间连接的紧密程度，还需要旋转调节螺母104，通过调节螺母104向下推动压盘103，实现立柱101的向上拉动，直至压盘103紧密贴合于地面，需要注意的是；当地表与立柱101不垂直时，需要旋转压盘103使其能够向地表倾斜的方向旋转，有利于整个压盘103紧密贴合于地面。压盘103紧密贴合于地面时，能够使整个定位组件10承受较大的压力。
然后通过调平螺母1041、（处于上端的）调节螺母104调整底座9相对于地面的角度，通常情况下，底座9是平行于地表的。
当完成定位组件10与地表的连接，并且完成了底座9与地表的高度及角度调整之后，即可通过棘轮套筒4驱动下压齿条2将取样套筒21插入至地表进行取样。当取样完成之后，调整棘轮套筒4的扭矩传动方向即可将取样套筒21从地表取出。然后将取样套筒21内的样品与取样套筒21分离，具体方法是：将含有样品的取样套筒21放置在上顶齿条3上端的、连接在机架1上端的上取样套筒安装处121，通过棘轮套筒4连接齿轮轴二601，驱动上顶齿条3将取样套筒21内的样品推出。
在上述取样、脱样的过程中，当仅进行取样作业时，套筒8与花键段61脱开，此时棘轮套筒4仅仅能够驱动下压齿条2滑动。
当有两个或两个以上的取样套筒21时，可同时进行取样与脱样操作，提升效率，具体是：驱动套筒8与花键段61连接，即可使齿轮轴一6、齿轮轴二601同步传动，同时进行取样与脱样操作。需要注意的是：齿轮轴一6与齿轮轴二601的相结合需要保证下压齿条2、上顶齿条3高度的相应关系。
当仅进行样品与套筒8分离时，棘轮套筒4连接齿轮轴二601，且套筒8与花键段61脱开。
当定位组件10已经完成固定之后，如果取样套筒21在取样过程中正好遇到石头或树根等硬物，这就需要调整取样，参阅图8：可通过滑动横向滑套92及纵向滑套94的方式实现机架1与底座9的位置调整，用于避开障碍物。当需要在同一小区域实现多点采样时，也可通过调整机架1与底座9的相对位置实现。
当整个采样工作完成时，即可取出定位组件10，具体步骤是：松开处于下端的调节螺母104，通过旋转调节螺杆1012使螺纹套105通过中间连杆106拉动撑杆107向立柱101贴合，当撑杆107与立柱101贴合时，有可能四连杆108还处于打开状态，向上拔起立柱101时，在泥土的作用下，四连杆108就会折叠成图4状态，也就是定位组件10的取出能够在四连杆108处于折叠并且撑杆107与立柱101贴合的情况下完成，其拔出难度会大大降低。
相对于现有技术，本实施例具有以下优势：
本发明的定位组件10能够实现与地面的可靠固定，撑杆107与四连杆108能够在立柱101的侧部形成一个面积较大的“倒刺结构”，该“倒刺结构”能够使立柱101的侧部牢牢拉住泥土。压盘103可通过两轴旋转的方式紧密贴合于地面，并且能够使定位组件10承受较大的压力。当需要拔出定位组件10时，上述倒刺结构能够折叠纸原始状态。
当取样遇到障碍物或需要在一定范围内多次取样时，可通过调整机架1相对于底座9的位置调整取样套筒21相对于地表的位置。
本实施例的下压齿轮5、上顶齿轮7可通过套筒8进行联动或分离，当联动时，可同时进行取样与脱样，当分离时，可单独进行取样与脱样，增加了取样、脱样的灵活性，提升了工作效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
1.一种土壤采样装置，其特征在于：包括机架（1）、下压齿条（2）、上顶齿条（3）、下压齿轮（5）、上顶齿轮（7）及连接于机架（1）底部的底座（9），所述机架（1）通过滑道一（11）连接于下压齿条（2），所述机架（1）通过滑道二（12）连接于连接于上顶齿条（3），所述下压齿轮（5）、上顶齿轮（7）分别通过齿轮轴一（6）、齿轮轴二（601）连接于机架（1），所述下压齿轮（5）、上顶齿轮（7）分别捏合于下压齿条（2）、上顶齿条（3）；下压齿条（2）的下端、机架（1）的下压齿条（2）上端均设有用于连接取样套筒（21）的套筒固定装置；
所述齿轮轴一（6）、齿轮轴二（601）还分别连接驱动装置；
所述齿轮轴一（6）、齿轮轴二（601）之间设有使齿轮轴一（6）、齿轮轴二（601）结合或分离的离合装置；
所述底座（9）包括横梁（91）、纵梁（93），所述横梁（91）通过横向滑套（92）连接于纵梁（93），所述横梁（91）通过纵向滑套（94）连接于机架（1），所述横梁（91）通过定位组件（10）连接于地面，所述定位组件（10）至少有三个。
2.根据权利要求1所述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述齿轮轴一（6）、齿轮轴二（601）同轴设置，所述离合装置是套筒（8），所述套筒（8）通过花键可滑动连接于齿轮轴二（601），所述齿轮轴一（6）的端部设有用于连接套筒（8）的花键段（61），当下压齿轮（5）、上顶齿轮（7）同步转动时，所述套筒（8）连接花键段（61）；所述花键段（61）、齿轮轴二（601）均还设有用于连接套筒（8）的定位磁铁（81）。
3.根据权利要求1所述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述驱动装置是棘轮套筒（4），所述棘轮套筒（4）还设有手柄（41），所述齿轮轴一（6）、齿轮轴二（601）的端部均设有用于连接棘轮套筒（4）的六方段（62），所述棘轮套筒（4）可拆卸连接于六方段（62）。
4.根据权利要求1所述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述定位组件（10）包括立柱（101）、调节螺杆（1012）、螺纹套（105）、撑杆（107）及中间连杆（106），所述调节螺杆（1012）可旋转连接于立柱（101）的中心，所述立柱（101）通过下铰接部（1012）铰接于撑杆（107）的下端，所述中间连杆（106）的两端分别铰接于螺纹套（105）、撑杆（107），所述螺纹套（105）的上端通过螺纹连接于调节螺杆（1012）。
5.根据权利要求4所述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述撑杆（107）的外表面还设有四连杆（108）及滑动板（109），所述滑动板（109）可滑动连接于撑杆（107），所述滑动板（109）的一端铰接于四连杆（108）的一端，所述四连杆（108）的另一端铰接于撑杆（107）。
6.根据权利要求4所述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述立柱（101）的外表面还设有调平螺母（1041），所述调平螺母（1041）连接于横梁（91）的上方，所述调节螺母（104）有两个。
7.根据权利要求4所述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述立柱（101）的外表面从上到下还依次设有滑套（102）、两个调节螺母（104），所述滑套（102）可滑动连接于立柱（101），所述调节螺母（104）通过螺纹连接于立柱（101），所述滑套（102）还连接可相对于滑套（102）角度调整的压盘（103）。
8.根据权利要求7所述的一种土壤采样装置，其特征在于：所述压盘（103）的中心设有用于穿过立柱（101）的椭圆孔（1032），所述椭圆孔（1032）的外沿设有两个平行设置的翻边（1031），所述翻边（1031）通过铰接轴（1021）铰接于滑套（102）。
9.一种土壤采样装置的使用方法，其特征在于：
s1：将定位组件（10）固定于地面；
s2：通过底座（9）调节下压齿条（2）相对于地面的水平位置；
s3：通过棘轮套筒（4）驱动齿轮轴一（6）旋转，带动取样套筒（21）插入至地面然后拔出取样套筒（21）；
当仅进行取样时，所述套筒（8）与花键段（61）脱开；
当同时进行取样以及分离样品与套筒（8）时，所述套筒（8）与花键段（61）连接；
当仅进行样品与套筒（8）分离时，所述棘轮套筒（4）连接齿轮轴二（601），且套筒（8）与花键段（61）脱开；
当需要调整取样位置时，调整机架1与底座9的位置。
10.根据权利要求9所述的一种土壤采样装置的使用方法，其特征在于：定位组件（10）固定于地面的方法是：
在撑杆（107）与立柱（101）贴合的条件下，将立柱（101）插入至泥土，并使撑杆（107）的上端完全进入至泥土；
调整螺纹套（105）相对于立柱（101）向下滑动；
螺纹套（105）通过中间连杆（106）推动撑杆（107）向下旋转；
当撑杆（107）旋转至预设角度a时，滑动板（109）的下端连接下铰接部（1012），滑动板（109）向四连杆（108）的方向滑动，推动四连杆（108）打开；
当撑杆（107）旋转至预设角度b时，螺母套（1011）连接下限位（1013），撑杆（107）与四连杆（108）均停止打开；
旋转调节螺母（104）向上拉动立柱（101），并调整压盘（103）直至压盘（103）紧密贴合于地面；
通过调平螺母（1041）、调节螺母（104）调整底座（9）相对于地面的角度。
技术总结