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[工程技术] 谈谈湿度传感器

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可梦之
  • 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。
    " k1 t* |" |! f% y
    . P! Q; E0 N/ Y& w  h/ E: {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。" x/ d) ~$ i* O1 _, j1 G4 a) v
    + h6 z; K( Z) h; r5 V3 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。( N, E$ n- }# q  `7 E- M9 H  I' n, y' e

    + J3 j7 d8 v) \% Z8 [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。
    1 k9 }, y& u( c' c( _& ]7 M1 J: N% h* X" d7 w8 h- 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。0 |' g  T& M/ K6 o6 C2 O" a. u/ H

    2 S' o7 _, {" W, n' x+ Q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。. y& E# _2 N6 ~- \8 X$ L! I% `
    . q7 k  `7 ~- 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。; L+ q4 P! H; A" f7 M  s. k

    4 n) v5 j1 {- C7 J5 P) T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。
    ( g; F, j& m/ J' M

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    testjhy + 8
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    smileREGENT
  • 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。5 x  o" C5 V( H
    : Q* c2 w2 f6 b) b! Y' W( |+ d
    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。
    " g# v7 n" c1 ?( d. Y9 c" i9 s( O
    ( o: U) W  O" Q# 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。# p; U6 s* V3 F  c6 w8 e$ c" Y" O9 c

    : g) k- s9 s; q$ ~5 _% C/ o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。
    : p3 w' `: I8 x8 J% c/ j# B, I' }1 q. E' H; ^3 J7 P
    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”。9 t/ \5 ^/ Z+ Q% M( E$ `- m5 C
    ) R. Z6 ~. d* R1 q4 ]/ J9 {/ X5 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。
    , U8 N! U0 F1 F( X& O
    & G# v+ m7 V7 Z2 D+ F
      d% V6 s# J. t9 n! J

    点评

    涨姿势: 5.0 油菜: 5.0
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    colin1992
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-29 07:20
    mezhan
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 07:43
    可梦之
    油菜: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 01:02
    马鹿
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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    colin1992 + 10
    方恨少 + 8
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    齐若散
  • TA的每日心情
    难过
    19 小时前

    • 签到天数: 3070 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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    smileREGENT
  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-4-11 00:00

    • 签到天数: 307 天

    [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
    0 V) Z& N; C  w8 v0 X, R4 S5 P
    ; s3 b* D- _6 k* G$ `7 |请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
    , t% n9 [* U4 O+ \3 L5 V  u
    ' k! e4 Q8 T7 X, [4 x( s# R看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？
    8 Y2 N8 g" S; p2 I" h) z6 z. [
    % A9 m: A$ z( C8 v) e- e5 Fhttps://www.x-mol.com/news/11164
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    cooker
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-8 08:38

    • 签到天数: 661 天

    [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
    ) c/ _$ ^' E# X, K6 P& A9 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 ...
    2 }+ J8 t: F$ [2 R5 j  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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    四处乱晃
  • TA的每日心情
    慵懒
    5 天前

    • 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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    可梦之
  • 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
    6 t2 Q' s9 Y0 o3 a请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
    4 z. N2 L# y& K0 O6 L" k/ T) J, z5 T9 J; q  M
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    / m( D. w% O( a3 e4 R5 P" ^# m. l- q
    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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    可梦之
  • 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& R' ^& l+ m! n; M  Y  f
    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 ...

    # ]. d8 ^2 n, }( s. `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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    雨楼
  • 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。( v& N& S  P/ p5 P) m7 ~! y' P
    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& J( s; x$ s4 p* E- g
    ! G8 n+ L) O7 @3 N; G1 q
    电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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    油菜: 5.0 给力: 5.0
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    捣江湖
    给力: 5 涨姿势: 5
    很高端啊  发表于 2020-5-28 10:15
    松叶牡丹
    油菜: 5 给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 05:56

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    松叶牡丹
  • TA的每日心情
    慵懒
    20 小时前

    • 签到天数: 1992 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 , W' g: }; [7 Y' {# \, U' ?
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24/ H# _, e1 I7 s0 Y% x7 y9 p  t
    口腔里的操作也受限于湿度。* s: U1 {# j9 M7 U

    # ^; {) B, K- s3 W# l; ^! `+ 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 ...
    ! F6 B" g( _, X* K7 n9 U/ u
    ( H: e2 P9 {; \# U5 u
    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。2 g! [# x8 E: }
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 01:13

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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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    mezhan
  • TA的每日心情
    慵懒
    20 小时前

    • 签到天数: 3066 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.
    3 u9 A* S2 k  l/ O0 a4 p
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    smileREGENT
  • 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
    6 d) |( s/ z$ r
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    7 F0 x5 z, e- [& e  @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 ...
      f- e1 [# @5 ]5 V3 l/ l. d3 }3 h

    & Y# Y9 x9 q. f& D
    / A6 E7 E4 Q. c* j# |0 H" E6 m" X
    % W* b, }8 |( O# h2 p& d: C# H
      v  p8 X* K- D9 d5 d0 m% s请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430; @  R  F) H5 u" w

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    松叶牡丹 + 10 谢谢！有你，爱坛更精彩

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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    17 小时前

    • 签到天数: 2767 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
    . o8 R1 \: r; [- W5 J2 q! [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）
    # ~" Z+ I! f1 G4 ?+ Y* a/ L  j
    除了水，其他很多东西里面有氢7 n' f3 A) A7 p7 N8 j& D5 F. D
    核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 01:13

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    [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
    * ?0 y, g, C; I2 |除了水，其他很多东西里面有氢: f4 B: L" F- P' d% `: i
    核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...

    1 L9 V4 I2 G$ d& s. |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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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 01:13

    • 签到天数: 1637 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 & l6 Y0 [, [7 E' c3 M' l$ d
    ! R; x3 B/ K' J+ k" 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？
    1 q/ Y7 Z: E; i- l& Fhttps://www.iaea.org/sites/defau ... l593_sept2018_0.pdf
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    捣江湖

    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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    随便看看
  • 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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