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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。
    5 ^% r1 F* G" A* p2 B8 q$ _' @' }1 a& v# u! O  z% h
    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。
    ( ]% y/ K* r8 o) y) h% x& z1 G0 o8 t& a. r( l
    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。
    . D) D3 P: g0 O+ w2 j+ o. F% d  S! o0 S( n9 p' F( C5 P: N0 y7 i
    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 I+ R9 m/ G% N4 l. G: e* J. i- k

    " F0 i) d9 g& J2 I. ?% P% p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。
    2 ^. }" n2 L. L, P: Y
    + c$ k. L# V7 i5 L2 t9 O& l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。
    ; T) k8 l# [) l1 w( R% f
      F- m. V: c8 |% v. a" k# v. N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。' e, G) U' U2 S

    : }& b0 L) T7 _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。
    / Q* G7 Y/ ?& k7 d4 \# C, R. q9 G: S

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  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01
  • 签到天数: 310 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。
    3 O- \$ W' \6 b# v' z! \) t$ }6 Q! v. m8 e% G5 K0 _
    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。4 P9 k1 D- ?6 N: \7 Q

    ; e, v# k. [! p( F  f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。
    * {1 Z) n' U) I6 o1 L6 d) N$ }
    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。
    4 C; m, e. p6 h9 j9 G; p* ~" X* B
    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”。$ c  G0 {( ]/ {5 J' o( L+ @+ v

    ' D5 \9 H6 w- }, O- v* p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。" B* q: _& X! l3 T/ X. u
    . {- q9 s4 A0 g# a# `5 d3 `; {

    * R7 y7 W2 u' P; r

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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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    奋斗
    11 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
    难过
    2025-9-22 19:01
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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
    / p& C* H4 r' J, t1 j$ H+ |. o
    % S! c9 r3 H( v7 W$ h- q请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    ) @: ?3 k$ I' Z3 y% X6 ]; L* d$ Z- n& W  P
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    ) }! O" C: t  F! ]
    ) X, T3 n+ P$ r: ]2 W" Chttps://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
    & g/ J1 E: c3 u4 ~% M7 |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 ...

    6 [: O" t& \9 e5 B7 L6 k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
    无聊
    昨天 00:10
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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 00:38
    7 p7 U7 |% g+ e+ N" A请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    . S! a& L2 _# S# `* c: ?! ~& F0 x) K0 q; E# k
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    , y7 v! i) C( z& i$ d) S- U. y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
  • 签到天数: 300 天

    [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
    5 O) p( a( \% k! A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 ...
    . e& p6 T8 M- n+ `( D5 E4 i" P
    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。* H, |, p& s3 d; J4 u  O7 y+ ~
    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)。; e5 d0 i, Q1 v; X

    . c9 m7 q: b/ V$ r* _6 G3 Q5 z0 W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 01:24
  • 签到天数: 2492 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
    * h: |  h3 W" W1 r2 M6 V
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:249 Q) h! T; Y2 T/ g; [6 D
    口腔里的操作也受限于湿度。
    ; f# Z/ O7 y; Y& @( A, M5 \
    3 D6 Z5 S1 U7 y$ N; d4 q% C. e2 g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 ...
    9 n1 _5 m" {7 ~" ?9 M

    + I9 B% I& D1 D5 \) P% 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。- y: o+ ]% L1 q
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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
    10 小时前
  • 签到天数: 3748 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.
    / C8 K8 R$ e+ E) G
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  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01
  • 签到天数: 310 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 0 q% z5 {4 ]  X; j$ f) r+ E" u2 l% q
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    3 x' f  X" ~1 h3 c. H0 k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 ...

    : |- m( z4 t. \* T% V2 f& S* s' ^3 y$ L  a8 e& @/ S! ^( f1 L& u/ N1 P9 [$ S
    ( ?% w$ R8 N  F
    6 @8 b3 i8 ^. E
    , C! I9 B; e- ^: C7 F
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430* \1 M5 x1 K0 _" I1 d

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  • TA的每日心情
    开心
    10 小时前
  • 签到天数: 3393 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 07:35
    7 u: |8 \- l1 X9 r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)
    % m2 B+ G& {# E  d
    除了水,其他很多东西里面有氢
    3 d% h% i$ i, L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- U2 l  U5 }1 d4 P  l$ y' O
    除了水,其他很多东西里面有氢5 i4 y$ L* W* y
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ! a" g1 `! x8 G( T8 T( Z7 r, v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 - j' n2 n6 ^" v8 K

    2 N: x7 L  P3 N/ L7 k4 m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?
    . h' D- T! v" n5 Q  Uhttps://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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