[发明专利]一种土壤养分自动检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种土壤养分自动检测系统，其特征在于：包括清洗液瓶、注射泵、储液环、混合腔、用于检测土壤养分数据的光电检测单元、试剂瓶、土壤样品瓶、废液瓶、至少两个蠕动泵、至少三个三通阀和至少三个多通道切换阀，废液瓶瓶口内设有气液分离器，三通阀至少包括清洗三通阀、注射三通阀和排液三通阀各一个，蠕动泵至少包括上端蠕动泵和下端蠕动泵各一个，多通道切换阀至少包括过程控制切换阀、试剂切换阀和土壤样品切换阀各一个，注射三通阀的三个端口分别连接清洗液瓶、注射泵和储液环，清洗三通阀的三个端口分别连接清洗液瓶、光电检测单元和上端蠕动泵，排液三通阀的三个端口分别连接废液瓶、光电检测单元和下端蠕动泵，储液环连接过程控制切换阀，过程控制切换阀的多个通道分别连通试剂切换阀、土壤样品切换阀、混合腔、废液瓶和空气，试剂切换阀的其他通道分别连通试剂瓶、废液瓶和空气，土壤样品切换阀的其他通道分别连通废液瓶、土壤样品瓶和空气，混合腔上端连接上端蠕动泵，下端连接下端蠕动泵和过程控制切换阀；光电检测单元上设有直接连通废液瓶的管道；注射泵、各个蠕动泵、各个三通阀和各个多通道切换阀均接受控制器控制。

2.根据权利要求1所述的一种土壤养分自动检测系统，其特征在于：所述储液环由直径为小于或等于2mm的管道构成。

3.一种基于权利要求1所述的一种土壤养分自动检测系统的土壤养分检测方法，其特征在于：按照以下步骤进行：

①储液环清洗与储存：土壤养分测试开始前，注射三通阀接通清洗液瓶，注射泵抽入清洗液；然后注射三通阀接通储液环，过程控制切换阀接通废液瓶，注射泵向储液环中注入清洗液，储液环中的空气和多余的清洗液排到废液瓶；重复上述操作直到整个储液环中都充满清洗液；

②抽取土壤样品：土壤样品切换阀接通废液瓶，过程控制切换阀接通土壤样品切换阀；注射三通阀接通清洗液瓶与注射泵，吸入少量的清洗液；注射三通阀接通注射泵和储液环，注射泵将吸入的清洗液注入储液环，多余的清洗液经储液环、过程控制切换阀、土壤样品切换阀，排放到废液瓶中，使土壤样品切换阀到储液环之间的管道中充满清洗液，同时排出的清洗液清洗过程控制切换阀至土壤样品切换阀之间的管道；土壤样品切换阀接通土壤样品瓶，注射泵启动使土壤样品切换阀至土壤样品瓶之间的管道内充满空气后继续吸入土壤样品，使部分土壤样品经过过程控制切换阀到达储液环；过程控制切换阀接通废液瓶，注射泵将吸入的空气和样品排入废液瓶，过程控制切换阀至储液环之间的管道中保留少量空气作为隔离气泡；此时，土壤样品瓶经过土壤样品切换阀至过程控制切换阀中的土壤溶液已经被提升到过程控制切换阀中；

接着提取定量的土壤样品：

过程控制切换阀接通土壤样品切换阀后接通土壤样品瓶，吸入过量的土壤样品进入储液环；过程控制切换阀接通混合腔，注射泵将定量的土壤样品排入混合腔中；过程控制切换阀接通废液瓶，将多余的土壤样品排入废液瓶；若样品量少于所需的量，重复上述过程，直到所需土壤样品全部排入混合腔以及过程控制切换阀至混合腔中的管道中；过程控制切换阀接通空气，吸入足量的空气；过程控制切换阀接通混合腔，注射泵排出空气，将过程控制切换阀至混合腔中的管道中的土壤样品全部推入混合腔；过程控制切换阀接通土壤样品切换阀，注射泵排出少量空气，产生一个隔离气泡，使土壤样品退回一段距离，避免交叉污染；最后，过程控制切换阀接通废液瓶，排出多余的空气；

③抽取管路清洗：土壤样品抽取并注入完成之后，过程控制切换阀切换到连通土壤样品切换阀的通道，土壤样品切换阀切换到连通废液瓶的通道，使管道中的土壤样品注入到废液 瓶中并继续注入少量的清洗液进行清洗；

④抽取试剂并清洗：试剂瓶中试剂的抽取步骤与土壤样品瓶中土壤样品溶液的抽取步骤相同，抽取试剂后的抽取管路清洗步骤与抽取土壤样品后的抽取管路清洗步骤相同；

⑤混合：排液三通阀切换使下端蠕动泵与废液瓶相连，废液瓶瓶口处设置的气液分离器与大气相通，在气液分离器的下端有一个存水弯，废液经存水弯后流入废液瓶中，下端蠕动泵抽入空气对混合腔中的液体进行混合或者下端蠕动泵吸入少量混合液后快速排入混合腔形成搅拌流体使液体混合均匀；

⑥检测：排液三通阀切换使下端蠕动泵与光电检测单元相连，下端蠕动泵抽取混合腔中的液体到光电检测单元，在抽入液体时，清洗三通阀切换使上端蠕动泵与光电检测单元连接，抽取注入光电检测单元内的液体中的气泡，待气泡抽取完成后光电检测单元进行土壤养分的检测；

⑦检测管路清洗：光电检测单元检测土壤养分之后，排液三通阀切换到连通废液瓶的通道，下端蠕动泵把混合腔中的液体抽入到废液瓶中，清洗三通阀切换使上端蠕动泵连通清洗液瓶，上端蠕动泵抽取清洗液对混合腔进行清洗，然后切换排液三通阀使下端蠕动泵连通废液瓶，通过下端蠕动泵将混合腔中的清洗液抽到废液瓶中；上端蠕动泵再次抽取清洗液后切换清洗三通阀使上端蠕动泵连通光电检测单元对光电检测单元进行清洗，清洗液流过光电检测单元至废液瓶中，上述清洗步骤至少进行两次。