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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。
    6 @4 G. t" @# u( K9 c
    ; c7 N# h1 v) z/ N) E7 _" W$ l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。3 d+ q1 _  u3 Y* [$ z# G- D

    9 J3 P0 z- ^! J0 @) p) \. r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。
    / Q0 [, `: {* f- i4 x) d" F( k( J9 `
    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。. c* \' @. P0 o$ B: P9 U# }

    0 S2 g) F# Y! g9 V9 m: O$ T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。9 D! R) s" G3 h) Z2 D' e& Y6 f

    ( z3 J2 y. W! y9 S  m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。
    6 R( n+ L; g( A4 }) n1 M4 |) m5 s: N) T$ k
    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。
    $ a0 ~9 h4 p: I. s! U
    2 l5 t# m5 I8 B+ p+ o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。( n$ I4 k$ h: V! C; x# M3 q* n- C1 j

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  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01
  • 签到天数: 310 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。
    ; \2 i8 Z/ d& U* i, V' [
    + H0 a. v. b% [# B+ O: }' P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。
    + X( O: [* [& A1 O) [. ~) d" G' _% }- K% I" C6 Y
    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。6 Y) Q. F6 t. M7 z; E- n& Q- I

    : R, k' O) U' X! x# h/ Z- t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。) V1 U5 h  G1 w; f# F9 T: H

    # x. v2 F0 T1 [9 s  {' v6 c. W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”。! S- g6 v" @5 A
    1 Z, X7 Z; M8 Q1 Y/ K/ 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。
    / o% \5 @$ U. G& V: t9 Z  ?* `, t* Q+ z6 O% Q3 Z

    ' B, |5 D: B6 T# K

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      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
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      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前
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    [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
    难过
    2025-9-22 19:01
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    [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 % t# s0 G7 ]) G# M9 n! s& |  t6 o" K
    1 L, S5 w' @, G( v% Q& m: S3 I) ~
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    1 c# M0 d: v) L  e" p) ]
    ! x+ a  W4 o  o  E2 W& P4 W9 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?
    , P% ~5 ?7 S8 I! X1 F8 ^1 v) h5 c) ^2 I& o- \! }4 i2 ?, `' z' B( S
    https://www.x-mol.com/news/11164
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-8 08:38
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    [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
    $ L$ n' b6 e9 H3 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 ...

    9 T. L3 a% L% r$ f# P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
    奋斗
    2025-12-24 06:16
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    [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
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    [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
    1 f) k5 L; F' |: Y( J请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    ) z' o  d- Z9 z3 X- L! n
    ( A( z) M% u3 r! r% V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 L9 Y3 ^) H- C" T  R
    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
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    [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 00:312 t/ R+ G! g9 w
    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 ...

    , h& S/ r4 o& v( n% R/ f3 j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
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    [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。
    6 H) p5 }; R9 G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)。
    , Y' y6 p4 e/ z: M/ w$ i. `$ H3 I, q" A$ Z
    电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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    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
    12 小时前
  • 签到天数: 2478 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
    0 Z1 ]2 X0 `4 t8 j0 x6 k
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    - C7 P" g9 f1 g' B* ^! u9 V口腔里的操作也受限于湿度。! {, k& L4 Q8 r; T* N- I/ A

    0 S1 |+ j+ Y$ Z. Q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 ...
    ; j+ o9 k4 `/ A! T" q. d6 Q

    4 |& e" r% {) ]' X' b: Z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。
    8 c8 A; @/ A+ l$ S  }4 x8 b
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  • TA的每日心情
    开心
    2026-2-7 02:13
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    [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
    14 小时前
  • 签到天数: 3733 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.
    ( X0 z; w4 N( t# q+ [1 q4 N
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  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01
  • 签到天数: 310 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 s( ]. G" W; C9 i: Q  ]
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    $ d2 k! N( O4 s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 ...

    + i3 w9 `% V. Q: z$ e! S
    & `! X4 F/ l8 U. J
      e, I' `! N( ?1 W7 d6 S1 E  p  D4 Q' L/ [. H4 ]" ^
    5 o' Z2 ~1 L5 |. |* T
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430- ~' [! J1 U! D- A" _

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  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前
  • 签到天数: 3378 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' @  i( i+ I3 B( `& z9 x5 d
    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)

    - U3 m9 T6 g  V4 p9 x$ Q. y2 m# [6 i; S除了水,其他很多东西里面有氢
    ) m# @" y* E; B0 H# G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
    2026-2-7 02:13
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    [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" T6 ~1 p7 `4 w' P- ^$ o; T
    除了水,其他很多东西里面有氢
    9 h! u9 y; w. j) K. F核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    5 k4 \" K1 {1 f! \* R$ T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
    2026-2-7 02:13
  • 签到天数: 1955 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 # D; G" D3 R0 g0 n( U' u) b: N
    ' n: P5 R, m; i3 I8 ?1 r0 C
    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?
    / K0 q' }/ e. y! r6 J$ v7 Ehttps://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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