一种森林土壤试样烧失量的测定装置

技术领域

本发明属于森林土壤试样烧失量的测定技术领域，具体涉及一种森林土壤试样烧失量的测定装置。

背景技术

森林土壤中有机质是以各种形态和状态存在的各种含碳的有机化合物，具体包括树叶、树枝、植物残体、微生物体等分解或合成的各种有机物，也是森林土壤的重要组成成分，对森林土壤的形成、土壤肥力以及林业的发展有着重要的意义，同时森林土壤中有机质含量是反映环境变化的重要指标。因此森林土壤中烧失量从某种角度表征了森林土壤肥力（有机质的含量），对林业的种植维护具有重要的参考价值。

目前测定森林土壤有机质的方法主要有化学氧化法和烧失量法两类。其中烧失量法是测定森林土壤中有机质含量的可靠手段，以其方便、快捷、经济等优点被广泛应用到土壤学、地质学、湖泊学等研究领域中。现有技术中，烧失量法测定森林土壤中烧失量具体方法为：步骤一、空坩埚的恒定质量称取：先将空坩埚置于高温电炉中，经过950°高温灼烧30min，取出后在干燥器中冷却20 min～30 min，称取空坩埚的质量。然后再在同样温度下灼烧30min，同样称取空坩埚的质量，直至两次空坩埚的质量相差不超过0.5mg（即恒定质量）。步骤二、土壤试样在坩埚中的灼烧：称取1.0000～2.0000g预先烘干处理的土壤试样倒入已知恒定质量的空坩埚中，把坩埚置于高温电炉中，从低温开始灼烧直至950°保持1h，取出稍冷，并放入干燥器20 min～30 min后称碳质量，然后再放入高温电炉中950℃保持30min，冷却后称碳质量，直至前后二次质量相差不超过0.5 mg，即达到恒定质量。

上述烧失量法测定森林土壤烧失量的方法所用马弗炉不具备称重功能，仅仅根据森林土壤试样在初始和终止温度时的重量值之差，利用烧失量的计算公式获得森林土壤试样的烧失量值，无法获得森林土壤试样在灼烧过程中连续动态的重量变化。上述烧失量法测定森林土壤烧失量数值的稳定性和可靠性很难保证，显然上述烧失量法所测定的森林土壤烧失量，不能科学、客观地表征森林土壤中有机质含量。随着科学技术的不断升级，技术人员将上述马弗炉进行功能上的改进，在马弗炉的底部安装称重系统。上述带有称重系统的马弗炉在测定森林土壤烧失量时主要存在的问题是：1、虽然解决了森林土壤试样在灼烧过程中无法获得连续动态的重量变化数值的技术问题，但是森林土壤试样净重量数值的获得需要减去马弗炉的重量，根据马弗炉的所用的材料主要是钢制的外壳和内部的耐火材料，钢材和耐火材料在持续不断的高温环境中，钢材会产生氧化、耐火材料存在烧损指数，因此马弗炉的的重量（计算森林土壤试样烧失量时的净重量）随着使用时间的延长，其重量是减小的；因此马弗炉的重量作为净重量，对于森林土壤烧失量的测定其存误差因素多，误差较大。2、由于烧失量法测定森林土壤烧失量，需要在950℃的高温环境中灼烧空坩埚30min，使两侧空坩埚的质量相差不超过0.5mg，这样空坩埚的质量才是恒定质量（其目的就是得到恒定的坩埚净重量，从而提高森林土壤烧失量测定的准确性）。上述带有称重系统的马弗炉，很难对马弗炉本身的净重量进行恒定验证。3、而且森林土壤试样在灼烧过程中，连续动态的重量变化数值，需要人工记录，还要通过人工计算森林土壤烧失量的问题，其自动化程度低，森林土壤试样烧失量测定繁琐，效率低。发明人基于现有技术中存在的上述问题，研发了一种森林土壤试样烧失量的测定装置，能够很好地解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种森林土壤试样烧失量的测定装置，其设计结构简单、科学合理、自动化程度高。本发明以运算模块、重量采集模块和PLC控制模块为自动控制、自动运算储存构架，以炉膛开口向上的温控加热炉为加热灼烧设备，实现了坩埚升降和坩埚的真空冷却的自动控制，实现了森林土壤试样烧失量测定的全程自动化。本发明解决了现有技术中马弗炉作为计算森林土壤试样烧失量净重量，对于森林土壤烧失量的测定其存在较大的误差的问题；同时解决了现有技术中带有称重系统的马弗炉，很难对马弗炉本身的净重量进行恒定验证的问题；还解决了森林土壤试样在灼烧过程中，连续动态的重量变化数值，需要人工记录，还要通过人工计算森林土壤烧失量的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种森林土壤试样烧失量的测定装置，包括支撑座1、工作平台2、支架3和支撑板4；支撑座1固定设置在工作台2的底部四角位置，支架3为L型，所述支架3的底部与所述工作平台2的前侧中间上部表面固定连接，支架3的后侧端部与升降机构9的靠近底部位置固定连接；支撑板4固定设置在所述支架3的上部，加热炉5固定在所述支撑板3的上部中心位置；排烟管6固定设置在所述加热炉5的右侧靠近上部位置，所述排烟管6与加热炉5的内部连通；温度传感器7固定设置在所述加热炉5的左侧中间位置，温度传感器7延伸到所述加热炉5的内部；定心炉盖8设置在所述加热炉5的上部，所述定心炉盖8用于对坩埚10和悬拉筒12的定心夹紧；升降机构9固定设置在所述工作平台2后侧中间位置，所述升降机构9用于将坩埚10和悬拉筒12实现上下的升降动作；所述坩埚10设置在旋转扣11的底部位置，旋转扣11的上部固定连接有悬拉筒12，悬拉筒12的上部中心固定设置有轴承14，牵引杆13的底部固定设置在所述轴承14的内圈中，牵引杆13的上部固定设置有重量传感器16，重量传感器16固定设置在悬空板15的底部中间位置；真空干燥器17固定设置在所述定心炉盖8的上部位置，所述真空干燥器17用于对坩埚的真空干燥冷却；接近开关18固定设置在所述升降机构9上的前侧位置，所述接近开关用于感应所述坩埚10的升降位置信号；显示屏19固定设置在所述支架3的前侧控制面板上部中间位置，所述显示屏19用于显示森林土壤烧失量的计算结果；PLC控制模块20固定设置在所述显示屏19的左侧下部，重量采集模块21固定设置在所述PLC控制模块20的下部位置，运算模块22固定设置在所述显示屏19的下部右侧，上升键23固定设置在所述运算模块22的上部右侧，下降键24固定设置在所述上升键23的下部，自动键25固定设置在所述下降键24的下部位置，启动键26固定设置在所述显示屏19的左侧位置。

所述温度传感器7通过信号线束与PLC控制模块固定连接，温度传感器7通过导线与启动键26固定连接。

所述定心炉盖8包括耐火砖81，耐火砖81的中心位置开设有中心孔82，中心孔82与加热炉5的炉膛上下对应；滑槽一83固定设置耐火砖81的后侧位置，滑槽二84固定设置在耐火砖81的前侧位置，滑槽一83与滑槽二84呈前后对称设置；滑块一85固定设置在半圆凸台一89的底部后侧位置，滑块二86固定设置在半圆凸台二810的底部后侧位置，滑块三87固定设置在半圆凸台一89的底部前侧位置，滑块四88固定设置在半圆凸台二810的底部前侧位置；半圆凸台一89通过滑块一85和滑块三87卡装在滑槽一83上，半圆凸台二810通过滑块二86和滑块四88卡装在滑槽二84上；弹性夹紧框一811和弹性夹紧框二812的内侧开设有半圆形凹槽，弹性夹紧框一811的半圆形凹槽与半圆凸台一89的外侧面固定连接，弹性夹紧框二812的半圆形凹槽与半圆形凸台二810的外侧面固定连接；弹性夹紧板一813固定设置在弹性夹紧框一811的左侧位置，弹性夹紧板二814固定设置在弹性夹紧框二812的右侧；弹性夹紧板一813和弹性夹紧板二814的宽度大于弹性夹紧框一811和弹性夹紧框二812的宽度；弹性夹紧板一813和弹性夹紧板二814的前后端部开设有通孔824；螺杆一816从弹性夹紧板二814后侧上通孔824插入穿过弹性夹紧板一813后侧上通孔824延伸至左侧位置；螺杆二817从弹性夹紧板二814前侧上通孔824插入穿过弹性夹紧板一813前侧上通孔824延伸至左侧位置；弹簧818分别套装在弹性夹紧板一813和弹性夹紧板二814之间的螺杆一816和螺杆二817上；螺杆一816和螺杆二817的左端开设有外螺纹，限位板815的前后侧面开设有通孔824，限位板815通过前后侧面上的通孔824对应套装在螺杆一816和螺杆二817的左端，螺母819分别安装在螺杆一816和螺杆二817左端部；凸轮820的底部中心固定设置有凸轮轴821；电机安装板822固定设置在加热炉5的左侧外部，步进电机823固定设置在电机安装板822的底部位置，步进电机823的动力输出轴穿过电机安装板822延伸到电机安装板822的上部，步进电机823的动力输出轴与凸轮轴821固定连接。

所述步进电机823通过导线与启动键26固定连接，步进电机823通过信号线束与PLC控制模块20固定连接。

所述半圆凸台一89通过滑块一85和滑块三87在滑槽一83上自由滑动，半圆凸台二810通过滑块二86和滑块四88在滑槽二84上自由滑动。

所述升降机构9包括立板91，立板91竖直固定设置在工作平台2的后侧中间位置，立板91的侧面中间位置从上至下开设有滑动槽92，固定块93固定设置在立板91的前侧面上下四角位置，横向支撑板94横向固定设置在立板91上部左右固定块93的上部位置；伺服电机95固定设置在横向支撑板94的上部中间位置，伺服电机95与滑动槽92呈前后对应设置，伺服电机95的动力输出轴穿过横向支撑板94并延伸至下部位置；丝杆96的上部与伺服电机95的动力输出轴固定连接，丝杆96的下部通过轴座与工作平台2的上部固定连接；滑块97的后侧卡装在滑动槽92中，滑块97的前端套装在丝杠96上；导向杆98左右对称设置有两根，导向杆98上下端分别与固定块93固定连接；每根导向杆98上套装有导向筒99，连接板910的左右两端与导向杆98上的导向筒99固定连接，连接板910的后侧中间位置与滑块97的前侧端面固定连接。

所述伺服电机95通过导线与启动键26固定连接，伺服电机95通过信号线束与PLC控制模块20固定连接。

所述滑动槽92包括槽底面921，槽底面921为平面，槽底面921的左右两侧对称设置有弧形凹面一922和弧形凹面二923，槽底面921、弧形凹面一922和弧形凹面二923形成凹入的槽，槽底面921、弧形凹面一922和弧形凹面二923一次加工成型结构。

所述滑块97包括滑块本体971，滑块本体971为T型，滑块本体971的后侧端面位置平面，弧形凸面一972设置在滑块本体971的后侧左端位置，弧形凸面二972设置在滑块本体971的后侧右端位置；滑块本体971的前侧中心位置开设有用于与丝杆96配合的啮合丝孔974，啮合丝孔974与丝杆96配合将滑块本体971安装在丝杆96上。

所述坩埚10包括坩埚本体101，坩埚本体101为上部开口下部封闭的圆筒形，环形槽102开设在坩埚本体101的靠近上部位置，环形槽102为围绕坩埚本体101周向的凹槽；定位槽103竖向对称开设在坩埚本体101的上部位置，定位槽103的底部与环形槽102连通。

所述旋转扣11包括旋转扣本体111，旋转扣本体111为倒立的U型状，旋扣块一112固定设置在旋转扣本体111左侧底部内侧位置，旋扣块二113固定设置在旋转扣本体111右侧底部内侧位置；旋转扣本体111的宽度大于坩埚本体101的直径，旋扣块一112和旋扣块二113与坩埚本体101的定位槽103上下对应并向下滑动，旋扣块一112和旋扣块二113进入到环形槽102的位置时，旋转旋转扣本体111，旋扣块一112和旋扣块二113与环形槽102扣紧。

所述重量传感器16通过导线与启动键26固定连接，重量传感器16通过信号线束与重量采集模块21固定连接。

所述真空干燥器17包括侧板171，侧板171对称固定设置在加热炉5前后侧面靠近上部位置，折弯板172分别竖直固定设置在侧板171的上部；线性槽173横向对称开设在折弯板172的上部；箱体一174和箱体二175内侧开口、外侧和四周封闭的中空状，箱体一174和箱体二175的底部前后对称设置有凸条1791，线性槽173和凸条1791为相互安装配合的燕尾型；密封口176为半圆形，密封口176分别设置在箱体一174和箱体二175内侧上部中间位置；石棉密封垫177固定设置在箱体一174和箱体二175内侧边缘上；推动开合装置178左右反向对称设置在箱体一174和箱体二175底部位置，推动开合装置178包括固定块1781，固定块1781前后对称两个为一组，一组固定设置在箱体一174和箱体二175底部的左侧位置，一组固定设置在箱体一174和箱体二175底部的右侧位置；电动推杆1782分别固定设置在箱体一174和箱体二175底部左右侧前后对称的一组固定块1781上，两个电动推杆1782呈前后反向设置，电动推杆1782的伸缩杆端通过固定座1783与固定块1781的上部中间位置固定；真空管179固定设置在箱体一174的后侧上部位置，真空管179与箱体一174的内部连通；凸条1791设置有四根，左右两个对称为一组，一组设置在箱体一174的底部前后两侧位置，另一组设置在箱体二175的底部前后两侧位置，箱体一174和箱体二175底部前后两侧的凸条1791与前后折弯板172上部的线性槽173上下对应。

所述真空管179与真空泵固定连接，真空泵与PLC控制模块20通过信号线束固定连接。

所述接近开关18固定设置在立板91的前侧面左侧靠近下部位置，接近开关18与弹性夹紧框一811和弹性夹紧框二812的位置呈前后对应，接近开关18通过信号线束与PLC控制模块20固定连通。

所述显示屏19通过信号线束与PLC控制模块20、重量采集模块21、运算模块22连接；上升键23、下降键24和自动键25通过信号线束与PLC控制模块20固定连接；启动键26通过连接导线与接近开关18、显示屏19、PLC控制模块20、重量采集模块21、运算模块22、上升键23、下降键24、自动键25的电源端固定连接。

所述接近开关18、显示屏19、PLC控制模块20、重量采集模块21、运算模块22连接；上升键23、下降键24、自动键25和启动键26固定设置在支架3前侧面的控制面板上。

这种森林土壤试样烧失量测定装置的测定方法：

步骤一、空坩埚的恒定质量称取：首先按下启动键26,利用夹具夹取空坩埚10，使空坩埚10的定位槽103与旋转扣11的旋扣块一112和旋扣块二113上下对应，此时按动下降键24升降机构9使空坩埚10向下移动，当旋转扣11的旋扣块一112和旋扣块二113沿着定位槽103向下移动到环形槽102的位置时，旋转旋转扣11使旋扣块一112和旋扣块二113沿着环形槽102旋转一定角度，从而使旋扣块一112和旋扣块二113同环形槽102错开扣紧，与此同时再次按下下降键24升降机构停止动作。温度传感器7检测到加热炉5温度加热到950°时，再次按下下降键24，与此同时按下自动键25此时PLC控制模块20切换到自动模式，随着升降机构9继续向下移动，当升降机构9的导向筒99下降到接近开关18的位置时，接近开关18向PLC控制模块20发送伺服电机95信号，PLC控制模块20向伺服电机95发送停止的控制指令，此时坩埚10通过定心炉盖8的耐火砖81中心孔82完全深入到加热炉5的炉膛中，同时PLC控制模块20向定心炉盖8的步进电机823发送启动的控制指令，步进电机823带动凸轮820转动，当凸轮820直径逐渐变大的部位接触到弹性夹紧板一813时，凸轮820在旋转的作用下，推动弹性夹紧板一813、弹性夹紧框一811和半圆凸台一89利用半圆凸台一89底部的滑块一85和滑块三87配合耐火砖81上部的滑槽一83和滑槽二84滑动，向加热炉5的中心位置移动，同时在螺杆一816和螺杆二817牵引配合下，使弹性夹紧板二814、弹性夹紧框二812和半圆凸台二810利用半圆凸台二810底部的滑块二86和滑块三87配合耐火砖81上部的滑槽一83和滑槽二84滑动，向加热炉5的中心位置移动，此时螺杆一816和螺杆二817上弹簧818处于压缩状态，半圆凸台一89和半圆凸台二810将悬拉筒12定心夹紧；空坩埚10在加热炉5的炉膛中经过950°高温灼烧30min后，PLC控制模块20向升降机构9的伺服电机95发送启动的控制指令，升降机构9带动悬空板15向上移动；同时PLC控制模块20向真空干燥器17推动开合装置178上的电动推杆1782发送启动的控制指令，两个电动推杆178的伸缩杆同时缩回动作，将真空干燥器17的箱体一174和箱体二175相向对接，当悬拉筒12移动到箱体一174和箱体二175上部密封口176的位置时（PLC控制模块20根据电动推杆178的移动速度和坩埚10向上的移动速度进行自动控制），箱体一174和箱体二175上部密封口176将悬拉筒12的夹紧，与此同时PLC控制模块20向真空泵发送启动的控制指令，真空泵通过真空管179将箱体一174和箱体二175抽真空，此时坩埚10在箱体一174和箱体二175所形成的真空空间中冷却20～30min，此时重量传感器16称取空坩埚10的重量，重量采集模块21采集空坩埚10的重量。二次将空坩埚10按照上述步骤，在加热炉5炉膛中950°灼烧30min，并在真空干燥器17中真空冷却，使两次空坩埚10的重量相差不超过0.5mg，重量采集模块21采集二次灼烧的空坩埚10重量，运算模块22将上述两次经过高温灼烧的空坩埚10重量平均计算记作M1，重量采集模块21储存采集空坩埚10的平均重量M1。

步骤二、灼烧前森林土壤试样和坩埚重量的检测：首先称取1.0000～2.0000g预先烘干处理的森林土壤试样倒入恒定质量的空坩埚10中，此时重量传感器16检测森林土壤试样和坩埚10的重量，记作M2，并由重量采集模块21采集储存森林土壤试样和坩埚10的重量。

步骤三、森林土壤试样在坩埚中的灼烧：在步骤二的基础上，按下下降键24，升降机构9带动坩埚10匀速向下移动，当升降机构9的导向筒99移动到接近开关18的位置时，接近开关18向PLC控制模块20发送伺服电机95信号，PLC控制模块20向伺服电机95停止的控制指令，此时坩埚10通过定心炉盖8的耐火砖81中心孔82完全深入到加热炉5的炉膛中，加热炉5对装有森林土壤试样的坩埚10进行950°高温灼烧，保持1h；此时温度传感器7实时监控加热炉5的温度，并实时向PLC控制模块20发送温度信号，同时重量传感器16实时检测坩埚10中森林土壤试样的重量信号，并将实时检测的重量信号传输给PLC控制模块20，与此同时重量采集模块21实时采集坩埚10在灼烧过程中连续变化的重量数值；待坩埚10在加热炉5中灼烧1h后，PLC控制模块20向升降机构9的伺服电机95发送启动的控制指令，升降机构9带动坩埚10向上移动同时PLC控制模块20向真空干燥器17的推动开合装置178的电动推杆1782发送启动控制指令，同时向真空泵发送启动的控制指令，当旋转扣11上的悬拉筒12上升到箱体一174和箱体二175上部密封口176位置时，正好电动推杆1782将箱体一174和箱体二175对接闭合，此时箱体一174和箱体二175上部密封口176将悬拉筒12夹紧，同时真空泵通过真空管179将箱体一174和箱体二175的空间抽真空，此时PLC控制模块20向升降机构9的伺服电机95发送停止的控制指令，此时坩埚10停留在箱体一174和箱体二175的真空空间中，冷却20～30min，此时重量传感器16检测坩埚10中森林土壤试样重量数值，并由重量采集模块21采集灼烧后坩埚10的重量数值，此重量数值记作M3。

步骤四、森林土壤试样烧失量的计算：烧失量的计算公式为：烧失量（%）=（M2-M3）/（M2-M1）*100；上述公式中，M1为两次灼烧后空坩埚10的平均重量（空坩埚恒定质量）g，M2为灼烧前坩埚10和森林土壤试样的重量g；M3为灼烧后坩埚10和森林土壤试样的重量g；运算模块22从重量采集模块21中调取上述M1、M2和M3重量数值，运算模块22根据上述烧失量的计算公式将M1、M2和M3重量数值带入到烧失量的计算公式中并计算出烧失量的具体数值，通过显示屏19显示；同时运算模块22根据重量采集模块21所检测的坩埚10在高温灼烧过程中连续变化的重量数值，绘制出坩埚10在高温灼烧过程中重量变化曲线，并储存显示在显示屏19上。

所述滑槽一83固定设置耐火砖81的后侧位置，滑槽二84固定设置在耐火砖81的前侧位置，滑槽一83与滑槽二84呈前后对称设置；滑块一85固定设置在半圆凸台一89的底部后侧位置，滑块二86固定设置在半圆凸台二810的底部后侧位置，滑块三87固定设置在半圆凸台一89的底部前侧位置，滑块四88固定设置在半圆凸台二810的底部前侧位置；半圆凸台一89通过滑块一85和滑块三87卡装在滑槽一83上，半圆凸台二810通过滑块二86和滑块四88卡装在滑槽二84上。上述设置实现了用于封闭加热炉5炉膛的半圆凸台一89和半圆凸台二810可以在耐火砖81上部的左右自由移动；一方面，起到封闭加热炉5炉膛的作用，防止加热炉5炉膛中热量的散失；另一方面，利用半圆凸台一89和半圆凸台二810与坩埚10上部的悬拉筒12配合的形状设置，可以将悬拉筒12夹紧，起到密封悬拉筒12的作用。

所述螺杆二817从弹性夹紧板二814前侧上通孔824插入穿过弹性夹紧板一813前侧上通孔824延伸至左侧位置；弹簧818分别套装在弹性夹紧板一813和弹性夹紧板二814之间的螺杆一816和螺杆二817上；螺杆一816和螺杆二817的左端开设有外螺纹，限位板815的前后侧面开设有通孔824，限位板815通过前后侧面上的通孔824对应套装在螺杆一816和螺杆二817的左端，螺母819分别安装在螺杆一816和螺杆二817左端部；凸轮820的底部中心固定设置有凸轮轴821；电机安装板822固定设置在加热炉5的左侧外部，步进电机823固定设置在电机安装板822的底部位置，步进电机823的动力输出轴穿过电机安装板822延伸到电机安装板822的上部，步进电机823的动力输出轴与凸轮轴821固定连接。这样设置的主要目的是：利用耐火砖81上部的滑槽一83、滑槽二84与半圆凸台一89和半圆凸台二810底部的滑块一85、滑块二86、滑块三87和滑块四88的滑动配合，在凸轮820的旋转作用下，通过弹性夹紧板一813、弹性夹紧框一811、半圆凸台一89、弹性夹紧板二814、弹性夹紧框二812、半圆凸台二810、限位板815、螺杆一816、螺杆二817、弹簧818的弹性定心夹紧配合；一方面，起到使半圆凸台一89和半圆凸台二810相向定心滑动；另一方面，利用螺杆一816和螺杆二817上弹簧818的伸缩弹性力，实现了半圆凸台一89和半圆凸台二810的自动打开。

所述步进电机823通过导线与启动键26固定连接，步进电机823通过信号线束与PLC控制模块20固定连接。这样设置的主要目的是：一方面，通过按压启动键26实现步进电机823的通电；另一方面，通过PLC控制模块20实现对步进电机823的自动启闭控制。

所述立板91竖直固定设置在工作平台2的后侧中间位置，立板91的侧面中间位置从上至下开设有滑动槽92；滑动槽92包括槽底面921，槽底面921为平面，槽底面921的左右两侧对称设置有弧形凹面一922和弧形凹面二923，槽底面921、弧形凹面一922和弧形凹面二923形成凹入的槽，槽底面921、弧形凹面一922和弧形凹面二923一次加工成型结构。这样设置的主要目的是：通过滑动槽92左右两侧的弧形凹面一922和弧形凹面二923的设置，增大了滑动槽92与滑块97上下配合滑动时的接触面积；一方面，提高了坩埚10和悬拉筒12上下升降位移时的稳定性；另一方面，提高了对滑块97的重量牵引力（由于坩埚10、旋转扣11、悬拉筒12、牵引杆13、悬空板15和重量传感器16的自身重量）。

所述滑块97包括滑块本体971，滑块本体971为T型，滑块本体971的后侧端面位置平面，弧形凸面一972设置在滑块本体971的后侧左端位置，弧形凸面二972设置在滑块本体971的后侧右端位置；滑块本体971的前侧中心位置开设有用于与丝杆96配合的啮合丝孔974，啮合丝孔974与丝杆96配合将滑块本体971安装在丝杆96上。这样设置的主要目的是：通过在滑块本体971两侧的弧形凸面一972和弧形凸面二973与滑动槽92左右两侧的弧形凹面一922和弧形凹面二923的配合；一方面，提高了滑块本体971与滑动槽92的接触面积，提高了滑块本体971和滑动槽92滑动配合的牢固性；另一方面，提高了滑块本体971两侧的弧形凸面一972、弧形凸面二973和滑动槽92左右两侧的弧形凹面一922、弧形凹面二923接触配合的光滑度，从而提高了滑动配合的顺畅度。

所述坩埚10包括坩埚本体101，坩埚本体101为上部开口下部封闭的圆筒形，环形槽102开设在坩埚本体101的靠近上部位置，环形槽102为围绕坩埚本体101周向的凹槽；定位槽103竖向对称开设在坩埚本体101的上部位置，定位槽103的底部与环形槽102连通。这样设置的主要目的是：一方面，起到对准旋转扣11的作用，另一方面，起到将旋转扣11和坩埚本体101旋转卡扣的作用，使坩埚10和旋转扣11连接成一体。

所述旋转扣11的上部固定连接有悬拉筒12，悬拉筒12的上部中心固定设置有轴承14，牵引杆13的底部固定设置在所述轴承14的内圈中，牵引杆13的上部固定设置有重量传感器16，重量传感器16固定设置在悬空板15的底部中间位置。其中设置悬拉筒12的主要目的是：一方面利用悬拉筒12的自身的重量实现了悬拉筒12与旋转扣11的垂直连接，起到方便旋转扣11与坩埚本体101的定位槽103垂直的定位的作用；另一方面，实现了悬拉筒12与旋转扣11的硬性连接，提高了旋转扣11与定位槽103上下定位滑动的准确性。其中设置轴承14的主要目的是：一方面，方便旋转扣11与坩埚本体101的定位槽103在上下定位时，定位方向的确定，提高了旋转扣11与定位槽103定位的准确性；另一方面，实现了旋转扣11的旋转，在旋转扣11可旋转作用下，利用旋扣块一112和旋扣块二113与环形槽102的错位旋扣。其中设置重量传感器16主要目的是：一方面，准确获得坩埚中森林土壤试样灼烧质量；另一方面，利用坩埚10在加热炉5炉膛中的持续灼烧，可以获得在一定温度下，森林土壤试样在坩埚10连续动态的重量变化，为精确地获得森林土壤试样烧失量提供了必要条件。

所述真空干燥器17固定设置在所述定心炉盖8的上部位置，所述真空干燥器17用于对坩埚的真空干燥冷却。这样设置的主要目的：由于坩埚10不在真空的环境中冷却干燥，使高温的坩埚10在冷却过程中吸收空气的水分，影响到森林土壤试样烧失量测定的精确性。

所述密封口176为半圆形，密封口176分别设置在箱体一174和箱体二175内侧上部中间位置；石棉密封垫177固定设置在箱体一174和箱体二175内侧边缘上。这样设置的主要目的是：在箱体一174和箱体二175的密封口176和石棉密封垫177的配合作用下，一方面，提高了对坩埚10上部悬拉筒12的对接夹紧的密封性；另一方面，提高了箱体一174和箱体二175对接面密封性，从而提高了箱体一174和箱体二175内部的真空度，防止了高温坩埚10吸收空气中的水分，使森林土壤试样灼烧质量准确性降低。

所述电动推杆1782分别固定设置在箱体一174和箱体二175底部左右侧前后对称的一组固定块1781上，两个电动推杆1782呈前后反向设置，电动推杆1782的伸缩杆端通过固定座1783与固定块1781的上部中间位置固定。这样设置的主要目的是：一方面，为箱体一174和箱体二175通过其底部的凸条1791和线性槽173的滑动配合提供推动力；另一方面，使推动箱体一174和箱体二175左右滑动的推动力更加均匀稳定。

所述真空管179固定设置在箱体一174的后侧上部位置，真空管179与箱体一174的内部连通；真空管179与真空泵固定连接，真空泵与PLC控制模块20通过信号线束固定连接。这样设置的主要目的是：利用PLC控制模块20可以自动控制真空泵的启闭，实现对箱体一174和箱体二175对接后的抽真空。

本发明的有益效果：与现有的森林土壤试样烧失量的测定标准相比：1、单一采用坩埚为计算森林土壤试样烧失量的净重量，减少了净重量的误差因素，提高了对森林土壤试样烧失量的测定的准确性。2、自动化地实现了坩埚净重量的质量恒定标准，减少了森林土壤试样烧失量测定不确定的外界干扰因素；3、 不仅实现了加热炉温度的自动化，且使坩埚的升降、加热炉的自动封盖、坩埚的真空冷却、森林土壤试样灼烧过程中连续变化重量检测采集和计算完全自动化；大大减少了整个森林土壤试样烧失量的测定数据的准确性，为森林土壤中有机质含量的计算提供了科学精确的计算依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明定心炉盖的结构示意图；

图3为本发明定心炉盖耐火砖的结构示意图；

图4为本发明定心炉盖半圆凸台一、半圆凸台二、弹性夹紧框一、弹性夹紧框二的结构示意图；

图5为本发明升降机构的俯视方向的结构放大图；

图6为本发明升降机构滑块的结构示意图；

图7为本发明坩埚、旋转扣、悬拉筒、牵引杆和重量传感器的结构示意图；

图8为本发明坩埚的结构示意图；

图9为本发明旋转扣的结构示意图；

图10为本发明真空干燥器的结构示意图；

图11为本发明真空干燥器仰视方向的结构示意图；

图中标记：1、支撑座，2、工作平台，3、支架，4、支撑板，5、加热炉，6、排烟管，7、温度传感器，8、定心炉盖，81、耐火砖，82、中心孔，83、滑槽一，84、滑槽二，85、滑块一，86、滑块二，87、滑块三，88、滑块四，89、半圆凸台一，810、半圆凸台二，811、弹性夹紧框一，812、弹性夹紧框二，813、弹性夹紧板一，814、弹性夹紧板二，815、限位板，816、螺杆一，817、螺杆二，818、弹簧，819、螺母、820、凸轮，821、凸轮轴，822、电机安装板，823、步进电机，824、通孔，9、升降机构，91、立板，92、滑动槽，921、槽底面，922、弧形凹面一，923、弧形凹面二，93、固定块，94、横向支撑板，95、伺服电机，96、丝杆，97、滑块，971、滑块本体，972、弧形凸面一，973、弧形凸面二，974、啮合丝孔，98、导向杆，99、导向筒，910、连接板，10、坩埚，101、坩埚本体，102、环形槽，103、定位槽，11、旋转扣，111、旋转扣本体，112、旋扣块一，113、旋扣块二，12、悬拉筒，13、牵引杆，14、轴承，15、悬空板，16、重量传感器，17、真空干燥器，171、侧板，172、折弯板，173、线性槽，174、箱体一，175、箱体二，176、密封口，177、石棉密封垫，178、推动开合装置，1781、固定块，1782、电动推杆，1783、固定座，179、真空管，1791、凸条，18、接近开关，19、显示屏，20、PLC控制模块，21、重量采集模块，22、运算模块，23、上升键，24、下降键，25、自动键，26、启动键。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

本发明提供一种森林土壤试样烧失量的测定装置：

如图1所示，支架3为L型，所述支架3的底部与所述工作平台2的前侧中间表面固定连接，支架3的后侧端部与升降机构9的靠近底部位置固定连接。上述通过支架3的设置，一方面为显示屏19、PLC控制模块20、重量采集模块21、运算模块22连接；上升键23、下降键24、自动键25和启动键26提供了安装固定的载体；另一方面，为加热炉5提供了稳定的支撑作用；再一方面，在加热炉5、定心炉盖8、真空干燥器17、坩埚10、旋转扣11、悬拉筒12、牵引杆13、轴承14和重量传感器16的重量配合与升降机构9形成在工作平台2上的重量平衡。

如图1所示，加热炉5固定在所述支撑板3的上部中心位置；排烟管6固定设置在所述加热炉5的右侧靠近上部位置，所述排烟管6与加热炉5的内部连通；温度传感器7固定设置在所述加热炉5的左侧中间位置，温度传感器7延伸到所述加热炉5的内部。上述通过加热炉5、温度传感器7和PLC控制模块20的设置，为森林土壤试样提供了动态可控的恒温加热环境，满足了森林土壤试样烧失量的测定条件。上述通过排烟管6的设置，可以将加热炉5中因加热坩埚中森林土壤试样所产的烟气，通过排烟管6排出。

如图1所示，定心炉盖8设置在所述加热炉5的上部，所述定心炉盖8用于对坩埚10和悬拉筒12的定心夹紧。上述通过定心炉盖8的设置，实现了对坩埚10上部的悬拉筒12定心夹紧，有效防止了加热炉5中热量的散失，提高了加热炉5的保温效果。

如图2和3所示，耐火砖81的中心位置开设有中心孔82，中心孔82与加热炉5的炉膛上下对应。上述通过在耐火砖81的中心开设中心孔82，在中心孔82和加热炉5的炉膛上下对应的条件下，实现了加热炉5的上部与炉膛的连通，为坩埚10在加热炉5炉膛中上下移动提供了必要条件。

如图2和3所示，滑槽一83固定设置耐火砖81的后侧位置，滑槽二84固定设置在耐火砖81的前侧位置，滑槽一83与滑槽二84呈前后对称设置；滑块一85固定设置在半圆凸台一89的底部后侧位置，滑块二86固定设置在半圆凸台二810的底部后侧位置，滑块三87固定设置在半圆凸台一89的底部前侧位置，滑块四88固定设置在半圆凸台二810的底部前侧位置；半圆凸台一89通过滑块一85和滑块三87卡装在滑槽一83上，半圆凸台二810通过滑块二86和滑块四88卡装在滑槽二84上。上述设置实现了用于封闭加热炉5炉膛的半圆凸台一89和半圆凸台二810可以在耐火砖81上部的左右自由移动。

如图2、3和4所示，螺杆二817从弹性夹紧板二814前侧上通孔824插入穿过弹性夹紧板一813前侧上通孔824延伸至左侧位置；弹簧818分别套装在弹性夹紧板一813和弹性夹紧板二814之间的螺杆一816和螺杆二817上；螺杆一816和螺杆二817的左端开设有外螺纹，限位板815的前后侧面开设有通孔824，限位板815通过前后侧面上的通孔824对应套装在螺杆一816和螺杆二817的左端，螺母819分别安装在螺杆一816和螺杆二817左端部；凸轮820的底部中心固定设置有凸轮轴821；电机安装板822固定设置在加热炉5的左侧外部，步进电机823固定设置在电机安装板822的底部位置，步进电机823的动力输出轴穿过电机安装板822延伸到电机安装板822的上部，步进电机823的动力输出轴与凸轮轴821固定连接。上述通过步进电机823的旋转动作，带动凸轮轴821和凸轮820旋转，当凸轮820直径逐渐变大的部位接触到弹性夹紧板一813时，凸轮820在旋转的作用下，推动弹性夹紧板一813、弹性夹紧框一811和半圆凸台一89利用半圆凸台一89底部的滑块一85和滑块三87配合耐火砖81上部的滑槽一83和滑槽二84滑动，向加热炉5的中心位置移动，同时在螺杆一816和螺杆二817牵引配合下，使弹性夹紧板二814、弹性夹紧框二812和半圆凸台二810利用半圆凸台二810底部的滑块二86和滑块三87配合耐火砖81上部的滑槽一83和滑槽二84滑动，向加热炉5的中心位置移动，此时螺杆一816和螺杆二817上弹簧818处于压缩状态，当凸轮820直径逐渐缩小的部位旋转到弹性夹紧板一813的位置时，在螺杆一816和螺杆二817上弹簧818处于伸开状态，利用弹簧818的弹性力将弹性夹紧板一813、弹性夹紧框一811、半圆凸台一89和弹性夹紧板二814、弹性夹紧框二812和半圆凸台二810以相向向加热炉5的中心移动。

如图1或5所示，立板91竖直固定设置在工作平台2的后侧中间位置，立板91的侧面中间位置从上至下开设有滑动槽92；滑动槽92包括槽底面921，槽底面921为平面，槽底面921的左右两侧对称设置有弧形凹面一922和弧形凹面二923，槽底面921、弧形凹面一922和弧形凹面二923形成凹入的槽，槽底面921、弧形凹面一922和弧形凹面二923一次加工成型结构。上述滑动槽92左右两侧的弧形凹面一922和弧形凹面二923设置，主要增大了滑动槽92与滑块97上下配合滑动时的接触面积。

如图1和5所示，伺服电机95固定设置在横向支撑板94的上部中间位置，伺服电机95与滑动槽92呈前后对应设置，伺服电机95的动力输出轴穿过横向支撑板94并延伸至下部位置；丝杆96的上部与伺服电机95的动力输出轴固定连接，丝杆96的下部通过轴座与工作平台2的上部固定连接；滑块97的后侧卡装在滑动槽92中，滑块97的前端套装在丝杠96上；导向杆98左右对称设置有两根，导向杆98上下端分别与固定块93固定连接；每根导向杆98上套装有导向筒99，连接板910的左右两端与导向杆98上的导向筒99固定连接，连接板910的后侧中间位置与滑块97的前侧端面固定连接。上述在伺服电机95的旋转驱动下，带动丝杆96旋转，利用丝杆96与滑块97啮合丝孔974旋转配合，同时在连接板910、导向杆98和导向筒99的导向作用下，实现了坩埚10和悬拉筒12的稳定地升降动作。

如图6所示，滑块97包括滑块本体971，滑块本体971为T型，滑块本体971的后侧端面位置平面，弧形凸面一972设置在滑块本体971的后侧左端位置，弧形凸面二972设置在滑块本体971的后侧右端位置；滑块本体971的前侧中心位置开设有用于与丝杆96配合的啮合丝孔974，啮合丝孔974与丝杆96配合将滑块本体971安装在丝杆96上。上述通过在滑块本体971两侧的弧形凸面一972和弧形凸面二973与滑动槽92左右两侧的弧形凹面一922和弧形凹面二923的配合，提高了滑块本体971与滑动槽92的接触面积，提高了滑块本体971和滑动槽92滑动配合的牢固性。

如图7或8所示，坩埚10包括坩埚本体101，坩埚本体101为上部开口下部封闭的圆筒形，环形槽102开设在坩埚本体101的靠近上部位置，环形槽102为围绕坩埚本体101周向的凹槽；定位槽103竖向对称开设在坩埚本体101的上部位置，定位槽103的底部与环形槽102连通。上述通过在坩埚本体101的上部周向设置环形槽102和对称的定位槽103，主要是让旋转扣11的旋扣块一112和旋扣块二113首先通过定位槽103定位，然后通过向下滑动旋转将旋转扣11的旋扣块一112和旋扣块二113卡扣在环形槽102中。

如图2或图7所示，旋转扣11的上部固定连接有悬拉筒12，旋转扣11包括旋转扣本体111，旋转扣本体111为倒立的U型状，旋扣块一112固定设置在旋转扣本体111左侧底部内侧位置，旋扣块二113固定设置在旋转扣本体111右侧底部内侧位置。上述通过旋转扣本体111的左右内侧设置旋扣块一112和旋扣块二113，可以利用旋扣块一112和旋扣块二113旋卡在坩埚本体101的环形槽102中，将旋转扣11和坩埚本体101连接在一起。

如图1、图10和图11所示，真空干燥器17包括侧板171，侧板171对称固定设置在加热炉5前后侧面靠近上部位置，折弯板172分别竖直固定设置在侧板171的上部；线性槽173横向对称开设在折弯板172的上部；箱体一174和箱体二175内侧开口、外侧和四周封闭的中空状，箱体一174和箱体二175的底部前后对称设置有凸条1791，线性槽173和凸条1791为相互安装配合的燕尾型。上述通过侧板171、折弯板172和线性槽173的设置，使真空干燥器17与加热炉5在其上下位置形成间隙，为真空干燥器17的箱体一174和箱体二175左右移动提供了活动空间。上述线性槽173的设置，可以通过箱体一174和箱体二175的凸条与线性槽173的配合，在推动开合装置178的推动作用下，实现箱体一174和箱体二175的开合动作。

如图10和11所示，密封口176为半圆形，密封口176分别设置在箱体一174和箱体二175内侧上部中间位置；石棉密封垫177固定设置在箱体一174和箱体二175内侧边缘上。上述通过密封口176的设置，使箱体一174和箱体二175将坩埚10上部的悬拉筒12密封住，实现了坩埚10在箱体一174和箱体二175中的真空冷却。上述通过石棉密封垫177的设置，可以提高箱体一174和箱体二175在推动开合装置178的推动下，接形成用于冷却干燥坩埚10冷却腔的密封性能。

这种森林土壤试样烧失量测定装置的测定方法：

步骤一、空坩埚的恒定质量称取：首先按下启动键26,利用夹具夹取空坩埚10，使空坩埚10的定位槽103与旋转扣11的旋扣块一112和旋扣块二113上下对应，此时按动下降键24升降机构9使空坩埚10向下移动，当旋转扣11的旋扣块一112和旋扣块二113沿着定位槽103向下移动到环形槽102的位置时，旋转旋转扣11使旋扣块一112和旋扣块二113沿着环形槽102旋转一定角度，从而使旋扣块一112和旋扣块二113同环形槽102错开扣紧，与此同时再次按下下降键24升降机构停止动作。温度传感器7检测到加热炉5温度加热到950°时，再次按下下降键24，与此同时按下自动键25此时PLC控制模块20切换到自动模式，随着升降机构9继续向下移动，当升降机构9的导向筒99下降到接近开关18的位置时，接近开关18向PLC控制模块20发送伺服电机95信号，PLC控制模块20向伺服电机95发送停止的控制指令，此时坩埚10通过定心炉盖8的耐火砖81中心孔82完全深入到加热炉5的炉膛中，同时PLC控制模块20向定心炉盖8的步进电机823发送启动的控制指令，步进电机823带动凸轮820转动，当凸轮820直径逐渐变大的部位接触到弹性夹紧板一813时，凸轮820在旋转的作用下，推动弹性夹紧板一813、弹性夹紧框一811和半圆凸台一89利用半圆凸台一89底部的滑块一85和滑块三87配合耐火砖81上部的滑槽一83和滑槽二84滑动，向加热炉5的中心位置移动，同时在螺杆一816和螺杆二817牵引配合下，使弹性夹紧板二814、弹性夹紧框二812和半圆凸台二810利用半圆凸台二810底部的滑块二86和滑块三87配合耐火砖81上部的滑槽一83和滑槽二84滑动，向加热炉5的中心位置移动，此时螺杆一816和螺杆二817上弹簧818处于压缩状态，半圆凸台一89和半圆凸台二810将悬拉筒12定心夹紧；空坩埚10在加热炉5的炉膛中经过950°高温灼烧30min后，PLC控制模块20向升降机构9的伺服电机95发送启动的控制指令，升降机构9带动悬空板15向上移动；同时PLC控制模块20向真空干燥器17推动开合装置178上的电动推杆1782发送启动的控制指令，两个电动推杆178的伸缩杆同时缩回动作，将真空干燥器17的箱体一174和箱体二175相向对接，当悬拉筒12移动到箱体一174和箱体二175上部密封口176的位置时（PLC控制模块20根据电动推杆178的移动速度和坩埚10向上的移动速度进行自动控制），箱体一174和箱体二175上部密封口176将悬拉筒12的夹紧，与此同时PLC控制模块20向真空泵发送启动的控制指令，真空泵通过真空管179将箱体一174和箱体二175抽真空，此时坩埚10在箱体一174和箱体二175所形成的真空空间中冷却20～30min，此时重量传感器16称取空坩埚10的重量，重量采集模块21采集空坩埚10的重量。二次将空坩埚10按照上述步骤，在加热炉5炉膛中950°灼烧30min，并在真空干燥器17中真空冷却，使两次空坩埚10的重量相差不超过0.5mg，重量采集模块21采集二次灼烧的空坩埚10重量，运算模块22将上述两次经过高温灼烧的空坩埚10重量平均计算记作M1，重量采集模块21储存采集空坩埚10的平均重量M1。

步骤二、灼烧前森林土壤试样和坩埚重量的检测：首先称取1.0000～2.0000g预先烘干处理的森林土壤试样倒入恒定质量的空坩埚10中，此时重量传感器16检测森林土壤试样和坩埚10的重量，记作M2，并由重量采集模块21采集储存森林土壤试样和坩埚10的重量。

步骤三、森林土壤试样在坩埚中的灼烧：在步骤二的基础上，按下下降键24，升降机构9带动坩埚10匀速向下移动，当升降机构9的导向筒99移动到接近开关18的位置时，接近开关18向PLC控制模块20发送伺服电机95信号，PLC控制模块20向伺服电机95停止的控制指令，此时坩埚10通过定心炉盖8的耐火砖81中心孔82完全深入到加热炉5的炉膛中，加热炉5对装有森林土壤试样的坩埚10进行950°高温灼烧，保持1h；此时温度传感器7实时监控加热炉5的温度，并实时向PLC控制模块20发送温度信号，同时重量传感器16实时检测坩埚10中森林土壤试样的重量信号，并将实时检测的重量信号传输给PLC控制模块20，与此同时重量采集模块21实时采集坩埚10在灼烧过程中连续变化的重量数值；待坩埚10在加热炉5中灼烧1h后，PLC控制模块20向升降机构9的伺服电机95发送启动的控制指令，升降机构9带动坩埚10向上移动同时PLC控制模块20向真空干燥器17的推动开合装置178的电动推杆1782发送启动控制指令，同时向真空泵发送启动的控制指令，当旋转扣11上的悬拉筒12上升到箱体一174和箱体二175上部密封口176位置时，正好电动推杆1782将箱体一174和箱体二175对接闭合，此时箱体一174和箱体二175上部密封口176将悬拉筒12夹紧，同时真空泵通过真空管179将箱体一174和箱体二175的空间抽真空，此时PLC控制模块20向升降机构9的伺服电机95发送停止的控制指令，此时坩埚10停留在箱体一174和箱体二175的真空空间中，冷却20～30min，此时重量传感器16检测坩埚10中森林土壤试样重量数值，并由重量采集模块21采集灼烧后坩埚10的重量数值，此重量数值记作M3。

步骤四、森林土壤试样烧失量的计算：烧失量的计算公式为：烧失量（%）=（M2-M3）/（M2-M1）*100；上述公式中，M1为两次灼烧后空坩埚10的平均重量（空坩埚恒定质量）g，M2为灼烧前坩埚10和森林土壤试样的重量g；M3为灼烧后坩埚10和森林土壤试样的重量g；运算模块22从重量采集模块21中调取上述M1、M2和M3重量数值，运算模块22根据上述烧失量的计算公式将M1、M2和M3重量数值带入到烧失量的计算公式中并计算出烧失量的具体数值，通过显示屏19显示；同时运算模块22根据重量采集模块21所检测的坩埚10在高温灼烧过程中连续变化的重量数值，绘制出坩埚10在高温灼烧过程中重量变化曲线，并储存显示在显示屏19上。

对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。