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。
( E4 x+ K/ r; c( S( N* r# s+ A$ H/ v9 M& t' H
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。
4 b: U, X4 R+ r6 p" O6 A+ g
. 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
& T" B, k5 Y& v8 `7 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。  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。
3 f' T# E# U' n, ^3 K( C
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。
8 ^8 j2 E) D( ^, D  J2 T0 D# @. C% 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。/ 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。
6 F9 z, z" O1 |
% `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”。
2 B  w1 ?. j7 w+ u) \" t8 D
/ 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 ~

+ Y2 E% ]' r9 V1 _9 `8 v! |5 A& Q9 |; W6 l) A

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
; j/ m4 \( N" K, e& [
请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
; o" ]  z# w) N: e" n
) 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?
" r, m  ]7 L$ m5 S6 s% o' d5 H0 n& k
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 ...
/ f  }& l9 E$ 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。
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
' k, l) `" f" Q, Z7 J: F; c: x
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 ...

6 u2 p1 ~, H( V3 k) M$ ]% F: l- t# M; X
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
% v) }8 M- _+ J! V- D
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 ...

7 d* F' _: Q7 o/ t8 a
0 t9 V  A0 d: U; z  u2 d! @% V5 S7 G. s: X) n1 C7 t

: ?) A, J6 @) [2 K) x% E2 x. p: M( w! z  o; s6 F: f% Z( s4 c
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
- ^- x( k5 [( y* C9 m/ D
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。




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