农业机械学报

作者：赵继政，刘含，王凱民，张彦钦，邱昕洋，宋怀波

单位：西北农林科技大学;农业农村部农业物联网重点实验室,西北农林科技大学;农业农村部农业物联网重点实验室,西北农林科技大学;农业农村部农业物联网重点实验室,西北农林科技大学;农业农村部农业物联网重点实验室,西北农林科技大学;农业农村部农业物联网重点实验室,西北农林科技大学;农业农村部农业物联网重点实验室,

关键词：奶牛;瘤胃pH检测;间断性测量;超弹性材料

基金：陕西省技术创新引导专项（2022QFY11-02）和陕西省重点研发计划项目（2020NY-143）

在现代奶牛养殖中，瘤胃pH值是牛只健康的一项重要生理指标。现有电极中，间断式pH参比电极采用气体增压促进电解液渗出。但是，存在电解液流出可能被阻断的风险。本文使用超弹性金属设计了控制参比液间断流出的阀门和基于弹簧活塞系统的参比液加压部件，完成间断式奶牛瘤胃pH检测探头设计。首先对阀门部件进行有限元分析，确定阀门部件中镍钛合金棒长度为9 mm，硅胶管中轴线到镍钛合金棒固定端距离为4.5 mm；压强部件使用弹簧配合活塞进行加压，所用弹簧刚度0.284 N/mm，自由高度70 mm，最大压缩量49 mm。通过仿真试验，明确镍钛合金棒最大应力为281 MPa，处于超弹性范围内，可循环使用；性能试验表明探头可在误差小于0.1的情况下稳定工作。根据寿命试验可知，该探头可稳定释放缓冲液60 480次。在测量间隔为20 min的情况下，探头可工作2年。现场瘤胃测量试验中，人工测量值与系统测量值平均绝对偏差为0.11，最大绝对偏差为0.25，表明设备满足实际应用需求。

来源：2025年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

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