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[工程技术] 谈谈湿度传感器

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

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    楼主
     楼主| 发表于 2020-5-27 23:25:14 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    看到捣江湖的帖子。我就在做适度传感器,聊两句。/ w3 _: Z" z) G- i
    , S& L) O  a* _- d! `% H" ~) O' p
    原来想的很简单,做一个传感器,报告给我当前土壤湿度是多少,比如50%,然后据此浇水。- R4 a+ Z( B' G1 X, B" a( v2 g

    & {' G% i/ u+ Y# u9 K' W但做起来并不容易。如果如视频中,自己用,知道土壤类型,用户情况是固定的,并不是很难。但是想做出来一个适用于各种土壤,各种情况都比较精确的,很难。我们购买了市面上各种传感器,包括很专业的传感器,没有一个满意的。有的在某种土壤里湿度最多30%,怎么也升不上去,有的相反有点水就爆表。
      e  {1 H8 N7 Z6 m& |/ B5 y. C
    + v" G: \, {3 ^# O0 r+ }: |, K! R. t主要难点在于测量出来的物理参数和湿度的对应关系很复杂。湿度传感器主要有两种方法,一个是电阻测量法,一个是电容测量法。电阻测量法更简单,但我们经验更不稳定些。但是不管电阻,还是电容,除了土壤湿度,还受很多其他因素影响,比如土壤类型,比如酸碱度,插的的松紧度和深度,甚至包括温度。这样,同样的湿度,不同的土壤,你测出来的电阻、电容可能差别就很大。你不知道其他因素的情况下,想建模是很难的。相当于你把一个高维的曲面投射到二维平面上,然后搞一个线性关系出来。总有情况让你的模型误差很大。2 d( m; ]- g7 G
    - ]; C$ F9 z% }" c! X
    不过好的一点是,用户也不知道正确的湿度是多少?0%和100%好定义,中间的就很难,土壤半干,你说是50%还是70%?只要不太离谱,用户都能接受。对于绝大部分用户来说,他们觉得有一个传感器插到土壤里,直接测湿度还不准吗,心理踏实。其实很多情况下还不如用模型预估出来的湿度靠谱。想作出一个好的模型来,真的好难啊。我们折腾了两三年,还总是有不满意的情况。如果有人有好点子,那就太感谢了。- t  q1 ]% u- ^5 L. P# P- d. [
    5 D, \8 {4 G8 }% X
    之前去CES,看到法国人搞的一套系统,他们脑洞大开。在花盆下放一个体重计,你浇水了,重量不就增加了吗,根据重量测量湿度。但这个需要用户来定义,多少重量是多少湿度,而且随着植物的增长,这个关系还得更新。前两年看他们转做无人机了,应该是效果不好。还有人通过渗透压来测量,但是需要用户给sensor里灌水,感觉也不靠谱。
    $ P! M7 \3 N2 F  w% n( r" O9 T- p3 e. s6 }& f0 ^( d4 H
    看起来简单的事情,做好了,不是很容易。当然,特定情况下还是可以做到很靠谱的。比如检测有没有水/漏水,技术就很成熟。农业上的、工业上的,可能问题也不大。你可以针对每个客户不同的情况优化模型。  ~, U' ~8 p- m% {* i% K; G( Z

    $ u/ S, I2 ^# G; ]3 n& H+ P0 d但是2C就很难,你不知道的情况太多,用户也没有耐心给你测那些东西。好在很多用户虽然很感兴趣,但是时间长了也就不怎么关注了。而且大家都做的不咋样,你只要做的比别人好一点就成。: Y; G4 T+ d1 E

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
  • 签到天数: 309 天

    [LV.8]合体

    沙发
    发表于 2020-5-28 00:24:06 | 只看该作者
    口腔里的操作也受限于湿度。
    9 e4 t3 ?) c4 ?- W9 G) H+ x$ X/ G5 s7 a- `% E7 [$ t
    树脂补牙的时候,要先涂一层粘接剂,让其进入牙本质的胶原纤维网中,形成微机械固位,这是树脂补牙材料粘接力的主要来源。5 U% {  ~0 J4 p

    & F1 w7 O1 X- U# {7 ^+ J! f( q2 n/ M这里面的关键要求是“湿粘接”,即涂粘接剂前,牙齿表面的湿度要适当。
    ' {% s- g4 O: j3 t6 w1 p* e6 z
    % n/ z8 @) r3 G$ L既不能太干,胶原纤维网塌陷,导致粘接剂无法进入胶原纤维网之间;也不能太湿,因为粘接剂主要还是树脂,本身是疏水材料,太湿也无法进入胶原纤维网。
    ( R6 H3 _6 H. x. r* I- M, K/ W+ e* M  h7 A8 \0 c- m8 t% ]$ j
    现在这个湿度的把控,都是靠操作者的经验,小至牙科诊所,大到顶尖牙科医院,都是如此。用我们老师的话讲,“让牙齿的湿度保持,海浪退潮后的沙滩,的状态”。) E4 L8 q- G5 l8 s
    & c1 J6 X& H8 N, y* ]% l
    甚至在一些研究粘接材料的实验中,反映牙齿表面湿度的变量,只能用,清水冲洗牙齿表面后,气枪吹动的时间来代替。' m4 W/ t0 n' h: f0 P( u" k$ s

      ~  s; v) A! D3 E% N0 V3 I3 g# a0 Q

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      发表于 2020-5-29 07:20
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 07:43
    油菜: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 01:02
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      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    开心
    4 小时前
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    [LV.Master]无

    板凳
    发表于 2020-5-28 00:31:38 | 只看该作者
    不局限于土壤中取样,而在空气中取样呢,比如一个收集器悬于土壤上方,当进入里面的蒸汽“很少”时就认为土比较干了。
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
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    [LV.8]合体

    地板
    发表于 2020-5-28 00:38:12 | 只看该作者
    本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 00:46 编辑
    ' y, e* H4 ]4 b% u6 O, `2 u+ v
    3 p/ B2 m  a# z' f/ Q/ Y. q" Z  e请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    " x3 E5 R2 ~, _( S3 a! F5 ~# _( L" E: j' A
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    . `) V4 o! D+ U) L$ \8 g  w8 h9 N! P/ k% a* A
    https://www.x-mol.com/news/11164
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-8 08:38
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    [LV.9]渡劫

    5#
    发表于 2020-5-28 00:41:37 | 只看该作者
    齐若散 发表于 2020-5-28 00:315 L4 i1 r" i1 m6 S( u
    不局限于土壤中取样,而在空气中取样呢,比如一个收集器悬于土壤上方,当进入里面的蒸汽“很少”时就认为土 ...
    7 v* Q( n( B0 J5 y8 G4 \6 o8 d
    土壤湿度和空气湿度的变化率是很不一样的。不同的土壤的湿度变化率也不一样。比如说加了PEAT MOSS的土保湿能力就非常好。土壤的湿度传感器就是需要捕捉这种数据。放在空气中是不行的。

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  • TA的每日心情
    慵懒
    昨天 03:47
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    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2020-5-28 00:58:02 | 只看该作者
    最终还是要其他参数来校正湿度,而且数学模型很重要。实应用技术中用户只想看最终结果并不关心数学模型怎么校正,只要用结果告诉他们怎么灌溉就好了。
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

    7#
     楼主| 发表于 2020-5-28 01:08:14 | 只看该作者
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:386 x8 K9 s) F" _- }8 G+ s
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?; g" y' m' j7 l& A

    ) q; ^( _4 h1 Z; |# D看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    9 |: U+ V7 n1 j2 a: J
    这方面没有研究过,多谢提供资料。我看了一下,感觉可能测量空气湿度比较好,在土壤里,不知道荧光是不是会受其他因素影响。这种前沿研究一般距离工程化还比较远,成本也吃不消。
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43
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    [LV.8]合体

    8#
     楼主| 发表于 2020-5-28 01:17:31 | 只看该作者
    齐若散 发表于 2020-5-28 00:31
    6 [& M; [' Z' v5 h, g! |/ p2 p不局限于土壤中取样,而在空气中取样呢,比如一个收集器悬于土壤上方,当进入里面的蒸汽“很少”时就认为土 ...

    # |  q$ |9 {# C5 J! h空气湿度和土壤湿度没有必然联系。有可能土壤很湿润,但是蒸发量很小,光照强度、土壤类型、温度、植被乐行、都会影响到蒸发量。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-1-3 00:51
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    [LV.6]出窍

    9#
    发表于 2020-5-28 05:26:35 | 只看该作者
    土壤那里杂质太多了,不像空气,相对纯净。
    & R) N) I0 s! ?7 ^5 n) N4 R9 O建筑工程中有现场测土壤含水率的设备用的是中子法/r-射线法的老设备。新设备用的是时域反射法(Time domainreflectrometry,TDR)。
    , x! _/ s5 D& O9 w/ n  l; {; R) M3 u0 a  H0 B2 ~
    电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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    很高端啊  发表于 2020-5-28 10:15
    油菜: 5 给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 05:56

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  • TA的每日心情
    慵懒
    昨天 05:49
  • 签到天数: 2348 天

    [LV.Master]无

    10#
    发表于 2020-5-28 05:59:16 | 只看该作者
    本帖最后由 松叶牡丹 于 2020-5-28 06:00 编辑 + _6 p% y6 _# w, t) }
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    + _8 |& ?8 o8 G! U# W' {口腔里的操作也受限于湿度。: h4 Y" u+ ]. K
    , M& H3 n, J+ A0 b) ?1 ]
    树脂补牙的时候,要先涂一层粘接剂,让其进入牙本质的胶原纤维网中,形成微机 ...
    / ^5 {( O5 T' Y3 j* d2 T, D0 O( g# b
    1 {* g! r2 K0 b  i# ]( N
    小老鼠牙医,请教一下,男孩子门牙一般多大年龄换呢?换早换迟有没有影响?怎么我们小朋友班上其他同学门牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。
    % l' ^9 I# m1 |: U# ]6 y
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  • TA的每日心情
    开心
    9 分钟前
  • 签到天数: 1942 天

    [LV.Master]无

    11#
    发表于 2020-5-28 07:35:53 | 只看该作者
    核磁共振呢?我记得核磁共振看得主要就是水(准确地说 水中的氢原子)
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  • TA的每日心情
    慵懒
    4 小时前
  • 签到天数: 3577 天

    [LV.Master]无

    12#
    发表于 2020-5-28 07:46:07 | 只看该作者
    我看 出路是 无土栽培. / v$ ^; R- ^% M- Q% C1 K( q8 ^
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
  • 签到天数: 309 天

    [LV.8]合体

    13#
    发表于 2020-5-28 09:17:42 | 只看该作者
    本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 09:52 编辑 ! p! I/ `' f7 r0 Q: p
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59+ n9 {, L$ R1 \
    小老鼠牙医,请教一下,男孩子门牙一般多大年龄换呢?换早换迟有没有影响?怎么我们小朋友班上其他同学门 ...
    % z3 M! G6 X+ ^; Q8 f2 L

    * X" H: o- a( J
    : Y6 x. i1 L& y( D& G% {" A/ Y+ k+ @. z5 a7 a: a" w
    ; L( V* G- C# E! i4 P4 Z
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430. g6 |% ~0 ~, j* P+ ?) a4 \; s

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  • TA的每日心情
    开心
    4 小时前
  • 签到天数: 3234 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2020-5-28 09:49:00 | 只看该作者
    数值分析 发表于 2020-5-28 07:352 w% d- A9 v7 ]$ d; c
    核磁共振呢?我记得核磁共振看得主要就是水(准确地说 水中的氢原子)

    ' S: O2 ~; t/ i# |4 K0 C除了水,其他很多东西里面有氢" i! a1 Y7 n2 Q4 g6 {
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱
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  • TA的每日心情
    开心
    9 分钟前
  • 签到天数: 1942 天

    [LV.Master]无

    15#
    发表于 2020-5-28 10:03:06 | 只看该作者
    pcb 发表于 2020-5-28 09:49( P! J$ O/ r  k- I6 V$ q3 a
    除了水,其他很多东西里面有氢
    7 s5 @! }0 g9 R核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    % W" C' o. d& E8 D
    这我知道 理论上自旋不为零的原子核都可以成像 现在不是说看水测土壤湿度么 土壤里绝大部分的氢原子核是来自于水
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  • TA的每日心情
    开心
    9 分钟前
  • 签到天数: 1942 天

    [LV.Master]无

    16#
    发表于 2020-5-28 10:17:10 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2020-5-28 10:18 编辑 1 g" U1 i2 ?9 @; e( o7 g" \
    9 P: Q. I/ O* c1 L1 s6 C0 V$ B
    国际原子能机构 有过一篇文章 Using cosmic rays to measure moisture levels in soil 有借鉴意义么?: s, ]4 l4 W; u; K7 [
    https://www.iaea.org/sites/defau ... l593_sept2018_0.pdf
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    该用户从未签到

    17#
    发表于 2020-5-28 10:18:22 | 只看该作者
    可以考虑 ,化学 ,生物 在湿度影响情况下 转电信号
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  • TA的每日心情
    无聊
    2020-5-8 13:51
  • 签到天数: 112 天

    [LV.6]出窍

    18#
    发表于 2020-5-28 11:11:11 | 只看该作者
    渗透压是个好方法,可用考虑使用一个电磁阀来隔绝外部土壤与传感器内部的连接,传感器内置一个加热器,通过定时开启电磁阀获得湿度后关闭阀门测量蒸干时间来反推湿度。
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