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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。
    1 m# t( n0 N) [& R7 X/ ?, l" w% N( p0 G) W8 P* c; H' w
    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。# n7 j: o3 t9 W, O6 P
    + K# e5 }- c& s2 j3 Q
    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。8 i) R3 Q7 J6 }$ y* s# C( M/ v
    ' a& w* s' K7 k
    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。
    , t0 x# `7 C, \/ R. z
    8 D5 j' q+ C, [7 o8 ~7 j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。  y! Y- C# R) E5 w$ {  F' [
    0 ~& E0 J1 o8 Y1 |
    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。
    ( x# L0 W3 g$ `" c% n6 g  o" w8 f2 r$ J' x, [! h8 @9 V; H, o
    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。
    $ c2 r0 q6 Y# {2 D  a' U# @9 b: T4 }5 m
    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。
    4 l, L' u, ?3 ], G' m' d

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  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23
  • 签到天数: 311 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。' g+ c5 S; I8 k
    ' K5 y! R6 W" |1 C( ?  x% 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。& a( B- O3 e4 e' C6 y. W
    2 ?1 z! [% X' T8 `7 R
    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。: n5 }2 ]% H9 V5 }- ?  A8 |

    3 L0 e; C- {9 r- P" r2 f! g1 E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。, t# b( E. G9 h( I5 f4 b
    " T$ g7 X  x( t
    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”。$ X( _) Z2 F  _+ M$ L- e6 Y' Z

    5 b$ Z$ `5 j& H1 ^* `. H" C9 I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。9 p5 r! J8 {" y

    4 s$ |" }9 [: y' t( D+ O' N7 V. W& u) r% o) f3 V1 \; S  M. X& L1 u. x

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    给力: 5 涨姿势: 5
      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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    慵懒
    10 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
    开心
    2026-4-19 23:23
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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 3 X" |* b% b' |* `
    ! W1 m+ L/ t. W; G6 S9 E- [, c' ]
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?8 I6 `$ |; w% G

    ( R8 q5 O' j( o# H看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    4 c) C8 w! g/ [! s, O, c6 e7 `8 H3 d, o$ c3 ?5 X/ D6 N+ f  R
    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 00:31
    4 @. P0 h& u- Z1 i8 f; M) P1 R( g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 ...

    * _- R! `; r9 b; R; F3 I/ i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
    擦汗
    3 天前
  • 签到天数: 2012 天

    [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
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    [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 00:384 v  _. f: _9 h6 m
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?: _6 w2 n% `6 T. l
    7 f) \1 k: d6 |) g
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    # Q  h( N/ |. ?( q$ x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
    8 {' T- u- {' [& T5 u4 S; Z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 ...

    4 P( ~. H8 f6 A' v' O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
  • 签到天数: 71 天

    [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。5 Z4 p2 g7 y; v/ ~6 H
    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)。) }! Z: v, E+ H

    : s9 U% j8 a: c+ h9 x- m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 01:20
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    [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
    1 `. B) T1 ?, X# t( ^4 ?
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    & b  W" ?: V0 r$ [, m5 w口腔里的操作也受限于湿度。
    , h/ e0 o/ g& O0 K/ p, Q9 p, v5 [# J4 W0 b$ h! L
    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 ...

    + S5 z/ }$ Z8 F) U7 ~  A6 J; X$ ^/ O
    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。
    + t3 x& c9 b( A/ H$ \
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  • TA的每日心情
    开心
    2026-2-7 02:13
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    [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
    9 小时前
  • 签到天数: 3817 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. / Q! P) V  p# N: C
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  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23
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    [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
    $ ^0 S$ R/ r8 M, L( m5 z' k+ e
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    / a" }" t4 e$ T, x  y8 G, x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 ...

    . a) Y  i  `! n* X
    0 |5 O( b$ Q8 w: m" Q9 S+ h. m, `$ T7 A( H0 Y1 Y
      I6 O, E, h% [+ U) ~2 e; h

    3 u8 r! l# w' E8 B2 _. o请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
      R- L9 `& d9 \  |# H

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  • TA的每日心情
    开心
    昨天 01:00
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    [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 07:35
      Q( W- q) U( W( s# D) v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)

    / U$ F- L0 }. ^* O3 h; @" j除了水,其他很多东西里面有氢
    - U, z( @! |8 G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
    2026-2-7 02:13
  • 签到天数: 1955 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/ b# S+ d5 {4 g$ }: L. I3 B
    除了水,其他很多东西里面有氢5 S5 \+ ^# M3 a8 Q& C: w7 X
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ( i" a8 u2 p) R. y6 I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
    2026-2-7 02:13
  • 签到天数: 1955 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
    : ?+ M$ _9 {# L; J3 n* Z
    ; D) Y, f4 |7 R& H. A0 a/ H# ~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?
    $ W' J) @7 }0 T2 _* ?* Nhttps://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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