本實用新型涉及一種測量儀，尤其涉及便攜式土壤結皮抗剪強度測量儀。

背景技術：
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據(jù)調(diào)查，目前我國水土流失面積356.92萬平方千米，其中風力侵蝕面積195.70萬平方千米。防治風蝕的重要措施之一是土壤結皮的防風固土作用。土壤結皮是表層土壤在降雨徑流或生物等共同作用下形成的較原始土壤致密的土表硬殼，具有一定硬度和強度，一般厚度約數(shù)毫米。土壤結皮可以抵抗大風將土壤顆粒、特別是細顆粒攜帶進入氣流，減弱局地的土壤風蝕，也減弱風沙流的形成。

目前，在土壤結皮的的研究中，土壤結皮的強度是表征其抗蝕作用的重要技術指標，主要用抗剪強度來衡量。土壤結皮抗剪強度的測量借鑒標準錐體貫入儀(普氏貫入儀)的原理間接測定，借鑒貫入儀的測量原理，土壤結皮的研究者測定土壤結皮的貫入力，計算結皮的抗剪強度；貫入儀的測量核心部分是貫入錐頭和給錐體施加力的測力彈簧。該試驗方法測定的是一個點(儀器的施力點)的強度，適用于材料強度的空間異質性不大，或者說在同一深度上強度均勻的材料，例如砂漿，或人工填土；對于自然形成的土壤結皮，具有較大的空間異質性，針對點的測量必須大量布設測點才具有一定的代表性。

技術實現(xiàn)要素：
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本實用新型的目的在于提供一種便攜式土壤結皮抗剪強度測量儀，為土壤結皮研究，特別是土壤結皮強度的研究提供一種新的定量測量儀器。

本實用新型的目的由如下技術方案實施，便攜式土壤結皮抗剪強度測量儀，其包括環(huán)形基座、驅動機構和測試機構；

所述驅動機構包括導軌、齒條和機箱；所述導軌和所述基座均豎直固定設于所述環(huán)形基座上，所述導軌和所述齒條設于所述環(huán)形基座任一徑線的兩端；所述機箱套設于所述導軌和所述齒條上，在所述機箱內(nèi)分別設有快調(diào)齒輪、微調(diào)齒輪、從動錐齒輪和主動錐齒輪，所述快調(diào)齒輪分別與所述齒條和所述微調(diào)齒輪嚙合，所述從動錐齒輪和所述主動錐齒輪嚙合，所述從動錐齒輪的軸的一端穿過所述機箱的下壁，并置于所述機箱的外側；

所述測試機構包括扭力傳感器、軸桿和測試頭，所述從動錐齒輪的軸、所述扭力傳感器、所述軸桿和所述測試頭依次連接，所述從動錐齒輪的軸與所述軸桿的軸線方向均與所述環(huán)形基座的中心線方向一致。

進一步的，所述快調(diào)齒輪、所述微調(diào)齒輪和所述主動錐齒輪的軸水平設于所述機箱內(nèi)，且所述快調(diào)齒輪、所述微調(diào)齒輪和所述主動錐齒輪的軸的一端均設于所述機箱側壁外。

進一步的，所述快調(diào)齒輪、所述微調(diào)齒輪和所述齒條的模數(shù)相同。

進一步的，所述快調(diào)齒輪的齒數(shù)大于所述微調(diào)齒輪的齒數(shù)。

進一步的，其還包括搖柄，所述搖柄選擇性驅動所述快調(diào)齒輪、所述微調(diào)齒輪或所述主動錐齒輪轉動。

進一步的，在與所述導軌相鄰的所述機箱上設有頂緊螺絲，所述頂緊螺絲的頂端與所述導軌活動連接，用于固定所述機箱與所述導軌。

進一步的，所述測試頭包括一塊豎直設置的測試板，所述測試板的中部設有與所述測試板底邊貫通的通口。

進一步的，所述測試頭包括兩塊豎直的、十字交叉設置的測試板，每塊所述測試板的中部設有與所述測試板底邊貫通的通口，所述通口可有效避免所述測試板在進入土壤時對土壤結皮的破壞。

進一步的，所述測試板的底端一體設有切割刀頭，所述切割刀頭可有效避免所述測試板在進入土壤時對土壤結皮的破壞。

進一步的，所述導軌上設有刻度。

本實用新型需要對有土壤結皮的土壤試樣和空白土壤試樣分別測試；

在對有土壤結皮的土壤試樣測試時，將本實用新型置于待測土壤結皮上，首先利用所述搖柄驅動所述快調(diào)齒輪轉動，進而驅動所述機箱快速下降；待所述測試頭接近土壤結皮時，改用所述搖柄驅動所述微調(diào)齒輪，進而驅動所述機箱慢速下降，使所述測試頭從所述圓孔內(nèi)接觸土壤結皮，并緩慢切斷土壤結皮進入土壤內(nèi)，防止所述測試頭下降太快導致土壤結皮被大面積損壞；待所述測試頭插入土壤內(nèi)而所述通口仍有部分外露時，利用所述刻度記錄所述機箱下降高度，利用頂緊螺絲將所述機箱與所述導軌固定，防止測試過程中測試頭上下偏移影響測試結果；

利用所述搖柄驅動所述主動錐齒輪，所述主動錐齒輪帶動所述從動錐齒輪旋轉，進而帶動所述軸桿和所述測試頭旋轉，讀取所述扭力傳感器上的扭力值；

在對空白土壤試樣進行測試時，首先將待測試樣上的土壤結皮清理，而后重復上述過程，機箱下降高度應該與上述過程中的下降高度相同，最終得到空白扭力值；

利用兩次測試的扭力值分別計算出有土壤結皮土壤試樣的抗剪強度和空白土壤試樣的抗剪強度，兩次實驗抗剪強度差值即為土壤結皮的抗剪強度。

本實用新型的優(yōu)點：本實用新型便攜式土壤結皮抗剪強度測量儀結構簡單，操作方便，測試過程中可采用快速和慢速兩種方式對機箱升降，增加了本實用新型的靈活性，而且機箱慢速下降可避免測試頭在貫入土壤結皮時土壤結皮大面積破碎，同時，本實用新型測試頭上設有通口，在測試頭貫入土壤結皮時也可以避免土壤結皮大面積破碎，提高了測量精度。

附圖說明：

圖1為一種便攜式土壤結皮抗剪強度測量儀結構示意圖；

圖2為圖1的主視圖；

圖3為另一種便攜式土壤結皮抗剪強度測量儀結構示意圖；

圖4為圖3的主視圖。

圖中：環(huán)形基座1，搖柄2，切割刀頭3，導軌4，齒條5，機箱6，頂緊螺絲7，快調(diào)齒輪8，微調(diào)齒輪9，從動錐齒輪10，主動錐齒輪11，扭力傳感器12，軸桿13，測試板14，通口15。

具體實施方式：

實施例1：

如圖1-2所示，便攜式土壤結皮抗剪強度測量儀，其包括環(huán)形基座1和搖柄2，在環(huán)形基座1上豎直設有導軌4和齒條5，導軌4和齒條5分別設于環(huán)形基座1任一徑線的兩端，導軌4上設有刻度，導軌4和齒條5之間套設有機箱6，在與導軌4相鄰的機箱6上設有頂緊螺絲7，頂緊螺絲7的頂端與導軌4活動連接，用于固定機箱6與導軌4；在機箱6內(nèi)分別設有快調(diào)齒輪8、微調(diào)齒輪9、從動錐齒輪10和主動錐齒輪11，快調(diào)齒輪8、微調(diào)齒輪9和齒條5的模數(shù)相同，且快調(diào)齒輪8的齒數(shù)大于微調(diào)齒輪9的齒數(shù)；

快調(diào)齒輪8、微調(diào)齒輪9和主動錐齒輪11的軸水平設于機箱6內(nèi)，且快調(diào)齒輪8、微調(diào)齒輪9和主動錐齒輪11的軸的一端均設于機箱6側壁外；

快調(diào)齒輪8分別與齒條5和微調(diào)齒輪9嚙合，從動錐齒輪10和主動錐齒輪11嚙合，搖柄2選擇性驅動快調(diào)齒輪8、微調(diào)齒輪9或從動錐齒輪10轉動；在基座1與機箱6之間設有扭力傳感器12、軸桿13和測試頭，從動錐齒輪10的軸、扭力傳感器12、軸桿13和測試頭依次連接，從動錐齒輪10的軸與軸桿13的軸線方向均與環(huán)形基座1的中心線方向一致。

測試頭為一塊豎直設置的測試板14，測試板14的中部設有與測試板14底邊貫通的通口15，測試板14的底端一體設有切割刀頭3，切割刀頭3可有效避免測試板14在進入土壤時對土壤結皮的破壞。

測試頭也可為如圖3-4所示兩塊豎直的十字交叉設置的測試板14，每塊測試板14的中部設有與測試板14底邊貫通的通口15，通口15可有效避免測試板14在進入土壤時對土壤結皮的破壞，測試板14的底端一體設有切割刀頭3，切割刀頭3也可有效避免測試板14在進入土壤時對土壤結皮的破壞。

本實用新型需要對有土壤結皮的土壤試樣和空白土壤試樣分別測試；

在對有土壤結皮的土壤試樣測試時，將本實用新型置于待測土壤結皮上，首先利用搖柄2驅動快調(diào)齒輪8轉動，進而驅動機箱6快速下降；待測試頭接近土壤結皮時，改用搖柄2驅動微調(diào)齒輪9，進而驅動機箱6慢速下降，使測試頭從圓孔3內(nèi)接觸土壤結皮，并緩慢切斷土壤結皮進入土壤內(nèi)，防止測試頭下降太快導致土壤結皮被大面積損壞；待測試頭插入土壤內(nèi)而通口15仍有部分外露時，利用刻度記錄機箱6下降高度，利用頂緊螺絲7將機箱6與導軌4固定，防止測試過程中測試頭上下偏移影響測試結果；

利用搖柄2驅動主動錐齒輪11，主動錐齒輪11帶動從動錐齒輪10旋轉，進而帶動軸桿13和測試頭旋轉，讀取扭力傳感器12上的扭力值；

在對空白土壤試樣進行測試時，首先將待測試樣上的土壤結皮清理，而后重復上述過程，機箱6下降高度應該與上述過程中的下降高度相同，最終得到空白扭力值；

利用兩次測試的扭力值分別計算出有土壤結皮土壤試樣的抗剪強度和空白土壤試樣的抗剪強度，兩次實驗抗剪強度差值即為土壤結皮的抗剪強度。