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。
2 N5 `; O0 u6 c8 X7 D: s3 e# W
+ j8 t& Y% L$ J- R: R1 n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。
& k# p  M+ ^, d0 L* L7 A7 W* u, G# I% N* \  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。" A& I2 d) X4 M7 f. F& U  ^% K) q7 d( [

; W; {- ?( F4 a. T1 N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。
/ @6 M! d- W( n( q  n2 j) K1 z6 f, Z: Q8 }6 p- M' x
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。
# D9 W; R" `  \# K
( a3 T% q% |5 o; D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* l, P2 K0 a
- v0 v1 z0 I3 p
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% `( K$ N: Z  ^; W

6 E9 b. m' H6 _3 |; H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。
1 E' G8 M8 ^- L* V  B1 V( e
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 00:24
口腔里的操作也受限于湿度。
1 f5 W- ]7 _9 T1 A6 j5 y
7 N! F9 s) C2 l# P, C9 k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。
2 ~7 V% Y, K9 L  T* v' F+ X. l4 Z6 k9 W
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。
0 V8 ?( d; Q. S/ Y# x$ R4 Q. R$ d, \5 a! f- V& {
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。
2 P& Y5 `8 n) p( Q/ f! c  P7 p( q
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 o0 ^! r3 I4 J  F; c2 w# w: E3 O9 W
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。5 d. d4 }5 U0 t6 M
! e! D8 P8 K  C/ Y0 A" [! i
8 q+ t- V) H  Y
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
/ ?* l2 }/ G/ I  j; Y& |* d: G2 @  j% E/ g3 b* u
请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？" n1 I; z% w) S+ C! X' h$ A
* f8 A) X3 l$ `2 r$ Z6 z
看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？, H& H  b) O6 U1 N8 E* |% E8 v* p

0 v6 t0 V# Z' p; hhttps://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, Q, ^4 ^& y9 Q
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 ...
( r9 o7 m% k) T  l: D
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 00:387 U/ x) C- R( y" w. u3 p( g
请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？( J1 L' |) x. s

- b. j- @1 q6 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 ...

; G6 O8 q: r5 A( t8 }- t; `0 [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& F5 `4 b- r& i. J
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 D3 A. S+ {1 e3 o. d4 O2 E1 b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。: X9 A' [. t2 E. O) W, O) x* N
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 i  l% p) o, x- {4 L- E: R# l/ ?! i) R" F
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
  ~0 Y( u" n! \( C! _
smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24+ ^) e$ |2 @& B+ P# _: B
口腔里的操作也受限于湿度。. e% Z  i) n3 J/ i

& r/ e& M2 H" t9 b- r7 ]) ?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 ...

: u3 B7 S( K# W9 _- m- y# u' R3 a# S3 h  Y4 V
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。
( h% e, q4 o! M3 [9 ~
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.
6 w9 G" X) t) E; I% ~% n
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 09:17
本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 09:52 编辑
0 m. @. k2 i/ V
松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59, B6 ^) \9 m1 j. a
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 ...
( k- j- ^( b1 s2 j0 v# W
1 O. ^) S6 V5 S4 z
+ p% h  {% N9 Z; @7 k

/ w$ j7 t9 I1 k  T% w/ D
# I  C+ [1 l/ J+ Q请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=864302 \4 I4 D. B8 e8 G4 P
作者: pcb    时间: 2020-5-28 09:49
数值分析 发表于 2020-5-28 07:35
* Y' P$ f8 _+ t5 ]& H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）

9 s5 L2 {9 n. G5 _6 g除了水，其他很多东西里面有氢
) Y+ X  L, ^0 R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$ w- B; N" z5 t3 l; v0 P
除了水，其他很多东西里面有氢
5 x$ J) ^+ L5 x9 d7 }7 I. l核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...
4 J% R; i6 F6 v3 Y3 J  G
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 6 x, ]. Y# _- x( h9 r  q) y* v
+ S0 k3 H( H* u( V7 f
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？+ h9 ]6 E5 E( c+ x+ J
https://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