爱吱声

标题: 谈谈湿度传感器 [打印本页]
作者: 可梦之    时间: 2020-5-27 23:25
标题: 谈谈湿度传感器
看到捣江湖的帖子。我就在做适度传感器，聊两句。$ {* R* J& y" C; L8 G, W  f! g
5 d" [5 ^  u; t8 Q
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: D2 {3 t! Q4 G3 }+ w; }8 T2 s+ N
# j. H+ S& Y1 x! K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。+ X$ K  V& S' [

0 v+ t; @% r0 D! T6 j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。
$ ]; O% @- X) w5 N3 K4 A7 H" d. b+ |7 T% {/ \5 `; o7 ~
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。
& n& Q- d8 D5 J/ Y( ?% Y  s
  f* v8 X9 `! x% y# Y' T8 o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。
5 d7 G. T7 o/ q8 F: H
. B) O0 v  ~; S% v) F9 e  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。6 w" u$ ^& S' O- V

* G0 M. D* G* B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。3 @. e' ^7 O8 G% i0 K7 c( B9 m" a" i4 k
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 00:24
口腔里的操作也受限于湿度。$ M% {6 M* x2 Y5 F/ o

0 P" I, n; ^- r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。
9 O* d/ f) e. g+ @8 n- a& J! S6 J2 D9 S
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。2 n; E0 H& v! D8 ~
6 G  q% Q3 k, z7 `
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。
0 [0 k/ v) G/ e1 `: u: v2 T8 b* p! ]+ s% j! Y6 s; e! ~3 d3 s% E8 D1 g
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”。! F& J1 t, y" K' \$ Z/ d5 E; Z

* t: Y; l# n) A/ {/ @5 P2 b4 _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。7 b3 f/ z# E; ]
9 m( N# `2 c, I8 p4 p
9 h# @/ L6 K+ q, d- _8 g/ I5 R
作者: 齐若散    时间: 2020-5-28 00:31
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。
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 00:38
本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 00:46 编辑
5 u% S) P2 _% w: i/ I3 I5 T; p& F3 m6 c$ l+ f. U
请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
3 E! h! G7 j, ?# F& f. y! u
; o& r  e- k7 e4 S, g' N. _  n* 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？9 R) Z3 P5 v  o' q2 v

1 z& }/ F. g; t7 D& Y3 xhttps://www.x-mol.com/news/11164
作者: cooker    时间: 2020-5-28 00:41
齐若散 发表于 2020-5-28 00:31$ w' T( ^/ e( j, s2 r2 m" x
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 ...
+ @- U( B1 r1 ~4 G
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。
作者: 四处乱晃    时间: 2020-5-28 00:58
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。
作者: 可梦之    时间: 2020-5-28 01:08
smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:38
/ R/ y/ A' P+ h+ K请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
3 v: @- S* B% }% p) C
9 U. g! G9 {; O' F2 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 ...

3 s6 {8 P& L" }' v0 G! h7 e! v4 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。
作者: 可梦之    时间: 2020-5-28 01:17
齐若散 发表于 2020-5-28 00:31& P$ `9 y3 b3 ~" j9 r
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 ...
! ?( W; w9 w6 k$ \7 `& K4 P3 R) z, A
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。
作者: 雨楼    时间: 2020-5-28 05:26
土壤那里杂质太多了，不像空气，相对纯净。# R4 q, H0 [' H8 r% ?
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)。
- @& _6 H) n' d0 Z4 J' u" y& H3 a1 Z0 g8 @
电阻法应该是快被淘汰的方法了。
作者: 松叶牡丹    时间: 2020-5-28 05:59
本帖最后由 松叶牡丹 于 2020-5-28 06:00 编辑
! L) E/ ]7 h) K$ e5 @
smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24( h# q+ i) n' ]4 Y# ], t
口腔里的操作也受限于湿度。
! }3 W0 C4 I- w4 j
) a8 k! e1 C/ S% v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 ...
3 s: m* y- O$ s+ ], `5 K3 C

( c( U& k  M% {2 ^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。) K. x' D5 o# [, H. S$ }
作者: 数值分析    时间: 2020-5-28 07:35
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）
作者: mezhan    时间: 2020-5-28 07:46
我看 出路是 无土栽培.
: s' i" T" Y. O/ ]
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 09:17
本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 09:52 编辑 ! w, q( n5 v: t' J
松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59& M  u$ S& S. i  a: m5 Q
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 ...
( ?) i. T8 ^: z0 u5 @. w

- T7 }4 S) r2 W) A6 _2 |
$ g# ?4 [9 r- Y, y; ~% Q7 E# ^

( r  ~- X* N/ |, k, U4 y2 B; T$ r请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
$ b# d; K5 q# B; ?& c2 X- w
作者: pcb    时间: 2020-5-28 09:49
数值分析 发表于 2020-5-28 07:35: r/ G* r7 a9 n; w- L& M1 t
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）
1 ]. E9 R3 B) ?* M
除了水，其他很多东西里面有氢3 V7 ^6 B% @. K" ~0 w1 ]; M
核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱
作者: 数值分析    时间: 2020-5-28 10:03
pcb 发表于 2020-5-28 09:49# k6 o5 B0 P! p- x' R% p( p; q3 D
除了水，其他很多东西里面有氢
7 G8 A' e4 V0 V/ B核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...
* \; W  h7 R+ Y. r5 U; {0 \
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
作者: 数值分析    时间: 2020-5-28 10:17
本帖最后由 数值分析 于 2020-5-28 10:18 编辑
7 j" v  K2 {! {9 a4 X9 S& m; v6 ~* q( Q
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？
% J5 W' l+ j1 jhttps://www.iaea.org/sites/defau ... l593_sept2018_0.pdf
作者: 捣江湖    时间: 2020-5-28 10:18
可以考虑 ，化学 ，生物 在湿度影响情况下 转电信号
作者: 随便看看    时间: 2020-5-28 11:11
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。



欢迎光临 爱吱声 (http://129.226.69.186/bbs/) Powered by Discuz! X3.2