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[工程技术] 谈谈湿度传感器

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  • 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。# n) H8 _! A! ^+ p, s
    7 [7 L. q# F1 D% }' J
    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。
    $ P( q9 p) W4 v+ \- I
    ' I0 Q0 X$ U2 d9 p# X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。' t, w+ j# P! @5 T) O
    # J2 }# h: u5 @+ H8 p$ e# L  y3 o' Y
    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。7 ?0 S1 |, ]' L  i# Z0 P
    8 Q- z% T7 v- N3 H$ ~$ C- j) I
    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。
    : Q* R: |# {( u( y) ]1 ~0 v+ X7 n' I  _) R; Z
    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。
    & [* g, i: }7 h
    ; e9 W+ u- S' z$ F% ]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。
    1 N6 V' c0 @; b; e7 {& h
    ) }% H' V4 N, N& N4 d( 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。
    4 Z. M8 A* Z4 D8 f6 z# n9 d3 V

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
  • 签到天数: 309 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。
    % x* H- z! G9 `
    7 r% z* d8 |. G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。* L# F6 C) Y" n) B
    ; r- Z+ N3 r% l3 \0 S( k; o5 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。  U8 L! i. R& Y( ~) Z; U, O
    6 [/ T! a7 }( Y6 O; X
    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。) V- A* e$ N9 h! P# e; e

    ) X% X1 o* ?% t8 x! m' O% |* R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”。
    * B% z$ T: Y5 M) O& ^
    $ r& f0 r- j" Y. M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 T8 d( ]1 _: B  l

    3 K# _. l: b- v/ g7 Y8 V0 z' `/ v3 f1 l9 R6 t0 `8 u

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    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-29 07:20
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 07:43
    油菜: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 01:02
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    郁闷
    22 小时前
  • 签到天数: 3511 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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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
  • 签到天数: 309 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
    ( F. J. b4 R0 d1 b/ l' P# {( F
    5 N; {' M1 r/ ~) ]% [; c请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?$ r1 O2 t; E. y0 v) J

    4 R7 J8 \: y  `$ U" {  \看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    # [& s0 e& G0 [4 U- K7 R% t, ]& V& {) P, ~; m  i! ~4 Y9 B
    https://www.x-mol.com/news/11164
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  • 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
    ' h$ x" ~7 n' n* ?7 j. O& L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 ...
    . }: B* n7 I0 Q
    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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  • TA的每日心情

    14 小时前
  • 签到天数: 1925 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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  • 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 Z/ j, K9 T5 H7 d2 g请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    ( {4 X2 J5 Z# }9 f
    # U; m; ^4 N! N7 U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: T+ A  X' R( b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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  • 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/ A+ o( e2 l' q" K6 }( A0 i
    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 ...
    , i( k2 X4 m+ e1 \3 l$ Z" R' G: F
    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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  • 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。+ o' s2 z- M6 F7 y. r: M0 {
    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)。1 @0 i1 f* |1 p2 {4 _9 r
    - b: |/ k9 }, u' a+ c% N
    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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    给力: 5 涨姿势: 5
    很高端啊  发表于 2020-5-28 10:15
    油菜: 5 给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 05:56

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  • TA的每日心情
    慵懒
    18 小时前
  • 签到天数: 2310 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
    # }! k4 I' N# i/ A: `. l" x8 L
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    3 ]. J3 ~8 m( p5 c, r口腔里的操作也受限于湿度。
    # u* t2 K, f/ a# C
    8 k, q% v5 \8 ^  ]: s6 ?$ t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 ...
    5 V8 s2 F# C! J; p( P2 V+ P

    : E, v0 a. b" x6 l& ?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。
    & Z6 A3 P7 T0 v; k8 Q7 L
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  • TA的每日心情
    开心
    前天 07:08
  • 签到天数: 1930 天

    [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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  • TA的每日心情
    慵懒
    22 小时前
  • 签到天数: 3508 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. 5 v5 k1 a  T' L2 B, G! Z0 I7 b
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
  • 签到天数: 309 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 0 V2 U" |6 k1 S( m) @
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    " _& _& I0 {/ l5 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 ...

    7 \/ }- Q" J# i) v/ e# b8 q3 w- P* t; q# V2 o+ a
    1 }9 C3 h7 Z! F# y9 A! N1 |/ g( X, }
    7 i3 s( f+ [6 Z+ A$ x! O

    $ A7 j3 A" P/ G% k( Q/ R请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    ; S0 r3 W' c2 F  B8 ~+ M

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    松叶牡丹 + 10 谢谢!有你,爱坛更精彩

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  • TA的每日心情
    开心
    22 小时前
  • 签到天数: 3171 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
    9 n& B1 B! Z9 P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)

    ( i% m+ f! \8 X5 p3 |- `7 @除了水,其他很多东西里面有氢0 l9 C8 O1 E/ C
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱
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  • TA的每日心情
    开心
    前天 07:08
  • 签到天数: 1930 天

    [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
    2 g4 s, y  f5 t. f6 E" I7 J: L, U除了水,其他很多东西里面有氢
    6 c1 L* c8 F! T0 R( c6 r/ q核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    " s( |: \+ ~' A! y9 N( K
    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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  • TA的每日心情
    开心
    前天 07:08
  • 签到天数: 1930 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
    $ G/ s2 W0 A  p8 Z0 m' v' K% s7 O& _8 J$ z
    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 c; q. D$ {& Shttps://www.iaea.org/sites/defau ... l593_sept2018_0.pdf
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    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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  • 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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