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。
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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。
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. W$ l; i# q- S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。3 _( R  k* a2 i
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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。  d. O( T) l  t0 j9 P$ b

9 `% D; s, l" n& V- z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。5 Z- Q' ^4 L- t: y2 E

" l. X8 u2 y5 w: s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。
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1 _" o% }" w+ l+ F' S" A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。
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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。/ O" r) i' K) U; P! p- y7 `
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 00:24
口腔里的操作也受限于湿度。7 k/ [3 r% {; x- D' J4 R# F

+ D$ b+ T  T$ 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。$ C5 H5 \& ^  |2 E: u# P/ ^" M. L0 c

% d3 X% u* ?& |( Y& p* U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。" Y: C2 ]8 n* b+ O, J

1 t4 `% @/ z# {6 {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。
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% `3 e6 b9 ~  i# `- x3 z+ \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”。
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/ X7 b( [, v8 {5 f. U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。' I! y6 ~/ `  b+ ^8 N5 ~

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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 7 B4 N& l4 x! j3 Q. ^4 t$ G& T
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请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
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) M* V# A* O( w3 W2 H$ P* t) n0 {8 J看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？
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https://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 00:317 x* K+ h- C) e
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 ...

5 C8 W# }+ C) \9 J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 00:389 @, W/ R% U, N/ @7 @. I
请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？! _/ O, b4 F/ H8 a7 P* o

. t0 e3 ?/ ]- L看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
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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 00:314 ?- R' I/ @( x8 k
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 ...

) o' g: U- n' I! p) d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。
* f! h( A& G; I8 U* Q# V  d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)。( G# B/ o2 p2 p. r
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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 . h! _0 [9 i  a; v0 p5 r
smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24. ^2 @. Y' y4 W/ J
口腔里的操作也受限于湿度。# u9 K& N2 k! e* ~) j

; b9 @8 a( v2 V0 h; }2 O8 n. w; u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 ...

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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。* r3 h0 L, f* I0 ~# k, I. ~
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. - y* X& A  ?& ~! }- ?
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 09:17
本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 09:52 编辑
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松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
2 A' A4 i5 Z# s- y+ D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 ...

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请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=864300 H3 M, P1 d& ]1 P8 F% W
作者: pcb    时间: 2020-5-28 09:49
数值分析 发表于 2020-5-28 07:355 f% Z' U# b% b; M7 A
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）

' b8 V/ h1 h# c( d/ `" D( j除了水，其他很多东西里面有氢0 W1 G3 @1 T* W; Z6 e
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, g4 @8 P, O* _. c' T& ?" c
除了水，其他很多东西里面有氢
/ }; M2 A2 y. p  Q: C核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...

* n: ~5 q6 L, c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 2 S8 Y8 n2 z! N' j7 M  k
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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？; B# g: F- L. J* g5 p$ t* 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。



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