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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。
    9 S, V+ t) S) w. ?1 i( s# |* G! z: m3 p
    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。+ _* n6 d% Q8 m

    # T6 l: K2 i. d  A; O# G- F4 z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。1 W3 @6 @3 r6 [$ O7 z

    / z8 U7 {- k# E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。# Q  [( h" I5 _0 ~7 f  g( z5 D' @

    : p$ c4 f. k! L$ P0 L$ i- r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。
    ( D/ U  R6 V  ?+ W2 L  ]( ]  |  S
    ) A* @, b5 p/ Z( _% O" H$ F# ^" G! m. A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。- b5 h$ r3 G5 n3 P( ^. a
    0 Z2 G5 b7 Y/ }' Z$ [' u% M0 K! q
    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。
    ) @, Q3 o) A3 n" Z. M9 V+ M
    4 E5 F; E% _$ b! c; T0 v) {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。) V: X: F7 j# U5 y, X5 J/ Q( r* a

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  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23
  • 签到天数: 311 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。8 D; @6 A9 N& y$ A( t' [. N
    1 e9 b. a; W0 z
    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。" C% ~% Z7 \0 b. |2 F( _% r3 L
    * a  Z1 G5 @3 [/ }6 v! J
    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。
    # U1 j$ @# ], _7 ]# p% Q) Q8 b  e6 Y! c/ x, a* d. s+ D
    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。3 i. k/ j$ n4 ?+ _
    * ]" i5 U! `- Y+ m* B. I
    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”。
    : Q) }# `* I2 v% l& G; l9 v1 G# ]* Z5 z6 g! D9 s3 Y
    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 j3 t5 [0 C/ C. H: u( |1 f) [2 q2 ^. P; ^8 i; B, ?+ t

    ' S6 ^7 j0 o4 K/ K0 r. ^( {' c

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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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    colin1992 + 10
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  • TA的每日心情
    开心
    9 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
    开心
    2026-4-19 23:23
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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 : F9 {# r& f( X* D8 ], z4 |5 U

    2 {$ m, w0 G% H1 P请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?$ _; a  _5 y, ~2 V) b* Q4 J
    & T. e, Y7 u1 h3 r! h
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    $ _* c" ^& e3 h, c' w/ r7 Y$ g
    2 G& a7 J! U4 {* b4 E1 Shttps://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! k6 X  ]! [0 L2 D8 F3 `2 t
    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/ E1 u) |" ?. e% K! D8 h* y6 ]/ S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
    慵懒
    半小时前
  • 签到天数: 2007 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
    " U8 B# C& x9 a2 F; k/ \请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    + z. I5 L+ f: a. P+ s2 [+ ]
    $ o) K& M- P6 P! h看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    . H3 X  W( c& I7 S  j/ c
    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 00:31
    4 ]+ h8 C3 G/ O0 t. _9 T3 Z) M$ 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 ...

    & l4 K* c4 C8 F; [7 C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 Q; u& I/ Z( z) H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)。
    5 S1 K) ]5 R. d  s" ^' r- K  L3 T& O# o, z5 L
    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
    昨天 03:57
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    [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 4 ^. O, P* z: p8 ^( c/ M
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    4 a2 i9 J% H: H) K) P口腔里的操作也受限于湿度。3 i: P  [, V* k7 V4 S  e: z
    # P( e! X3 I: H# z( ?! [( ]
    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 ...

    ( W: Y+ x$ B: r% b1 O  B
      R# b/ T( Q. r$ q* 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牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。
    $ ?  @) R; [0 Q% Y/ Z4 f) G
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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
    9 小时前
  • 签到天数: 3798 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. 0 A1 z# p2 R8 u  I$ W
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  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23
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    [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 , S, N% @) ]8 C$ r6 H/ X; M
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59( K& A2 P" H* U* W2 q! H6 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 ...
    ( `+ r, n' R+ M* }0 E' h$ l
    2 h; @0 b3 b9 q* g5 z6 [6 J# s. {  h

    + t4 |1 l6 V" I9 y' a/ ]7 ~0 W* e! E! p; G* i+ u/ B* i: o5 ?2 i
    9 V! w) E- V5 R# u, {' |
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    6 X6 i$ J! r# f1 m: a: _/ ^

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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
    9 小时前
  • 签到天数: 3437 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* z! N0 L. J. q! ~: N# W$ t
    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)

    1 ^- a) \* L7 O, F) Z8 l7 S除了水,其他很多东西里面有氢
    . ^. r% ]! K+ z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
  • 签到天数: 1955 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 09:493 B/ B  G3 |% @1 `0 a7 k+ W
    除了水,其他很多东西里面有氢
    . f* H- |  G. h4 r核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    - Y9 y- r6 J9 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
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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 - R% T! S5 O4 m1 x, y2 W
    / q% k+ A; l' m  M1 H
    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?
    / o5 T- I& w9 a1 c7 \https://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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