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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。
    2 ]+ Z# a9 g, K6 m/ Y9 N. z2 w) J( f. M$ C$ I( K0 _
    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。5 t, R+ H, M: ?
    , B( Z7 E2 }: }+ Q7 F7 Q4 {8 _1 c9 O
    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。
    0 t, s; H7 a1 I; N$ S4 p6 H: U. [. b5 W, o2 O
    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。
    ! r8 u0 }8 s+ W& r5 R; e! g. q: G4 I5 _8 M) @' ?% }2 a
    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。
    % o. q% j5 P: P# R* ]+ `9 z: C% \2 \& V
    - ?; ^  e0 D7 Y7 \: q2 W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。& K/ Q* k, o* q4 T
    4 y( g; b# g& S$ Z' C3 U
    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。  p: s. Z: I+ @( S* @

    . a# R& O5 m9 ^4 w6 q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。
    ' T3 t0 D" {. C: o/ W% H7 y. j

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-4-11 00:00
  • 签到天数: 307 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。
    ' u5 k1 Y" ]1 |6 M9 a0 b
    1 b3 X# y' g7 y5 b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。
    ) k4 G6 c1 s* R% r1 v7 l' c# W
    ! P  u. j' U, b8 H5 q0 A8 n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。
    * l  Z+ R& ^+ {" f# L# m! o, Z6 E3 M2 p, c. g/ C9 @. Z9 G
    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。+ F# _' Q; r0 Y5 ^( n6 [8 J

    / E+ a6 K- p- F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”。
    2 B. O9 _( w2 D; r7 G  {/ g$ k7 J7 e3 Z" m# B5 }$ P5 d
    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。
    # Q* X/ X  n6 G  e: I4 X2 P2 B2 T+ I, k" h5 ^0 q+ ]
    ; I' z, E9 Q" [5 O$ M' [. i

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    涨姿势: 5.0 油菜: 5.0
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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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    colin1992 + 10
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  • TA的每日心情
    无聊
    23 小时前
  • 签到天数: 3078 天

    [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
    慵懒
    2024-4-11 00:00
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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 . t: J6 x, \/ p* {) p/ w" m

    # K) l% z* [( a8 a8 n+ S) x" y. n: k8 t8 q请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?- e( Y% C( j- Q! N9 H
    , e( E7 G1 q8 C6 W0 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?
    - L; P0 c; x6 c1 B+ U$ X8 P2 ]3 w' t" P) ]
    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 00:317 t3 J  _1 T7 R9 B9 r3 c8 @+ N
    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 x* C' c. q& c7 a" |  y9 p+ a
    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
    2024-4-19 22:33
  • 签到天数: 1771 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
  • 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/ E5 R8 |, W  [
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    5 q2 [' j/ \$ U3 f7 U5 @, @* n$ T1 C! `5 f5 S, h% F
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    7 j1 ?3 f5 ^0 s% N
    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
    7 W$ J# i1 T; t5 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 ...
    , b9 X! r" F1 l8 S( l- E: B9 K+ F
    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。
    : d% X0 \+ O4 I3 X$ ], y, e( L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)。2 [7 w! I0 k0 H- P

    ; ?0 X+ ^  h9 l( H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
    21 小时前
  • 签到天数: 2000 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 ' J9 q- K$ R& r8 F
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
      ~' U2 S2 v4 Q. J$ A口腔里的操作也受限于湿度。& ]+ _* K. w) Z: K

    + \& g5 O, |" ]6 Z* B. 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 ...

    # \0 E: h6 z8 G( u' m) t
    0 f7 h# D7 A7 L5 M0 P, U8 q' W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。
    8 D7 b1 X; N5 K( I4 K
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  • TA的每日心情
    开心
    23 小时前
  • 签到天数: 1644 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
    23 小时前
  • 签到天数: 3074 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. 8 G; z; k9 T. D0 j
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-4-11 00:00
  • 签到天数: 307 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
    ; {" f3 T( E$ O9 W( r
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59: v" o+ f1 A- @  @% N, a/ T
    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 ...
    5 T9 k3 y- n" I3 K) N2 x
    ( Y- P9 b) X. }/ b5 X  _

    + b1 {, s. P) K7 ?( q
    0 _9 ~9 l, i  D) p( R; n9 [3 N& }* G
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    . b5 f2 b; I$ `2 g! l

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  • TA的每日心情
    开心
    18 小时前
  • 签到天数: 2773 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 07:356 O4 f- A) S0 }0 y% x
    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)
    3 _1 f3 C9 h* V" }/ B( i- y5 q
    除了水,其他很多东西里面有氢
    # K  l/ T. V7 r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
    23 小时前
  • 签到天数: 1644 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
    : m7 }5 q) a5 f3 Z  }除了水,其他很多东西里面有氢
    . A6 ]( _; [" f4 N核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    4 D! `0 x0 m, V- }1 Q) h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
    23 小时前
  • 签到天数: 1644 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 ( R" f- G, A) u% L: x# m& t# z% z! U
    ) @. |0 m; T( l. k# g
    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?
      K# p  n; K! fhttps://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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