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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。8 q' h! K- d' k

    4 M) z9 C" C2 r( A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。
    0 f) Y% k/ y1 W  `6 W/ ^4 \
    " o( z& F  F0 g# \5 Y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。
    7 d( _8 v; a; c- c: S7 r! Y
    : p  u' {4 Q; V/ o9 T! D0 J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。, h! F" _% H: \3 ]

    ) [& n2 W( P- N! Q; ]9 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。, I! ^; w2 Y# k+ W

    * a+ V7 S2 Z8 C3 r+ N; ~% `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。
    5 R0 B+ d/ A! b3 T6 I
    " `0 H/ y5 O0 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。
    & o8 y; b$ K1 Q0 N- _
    9 p- n, V# h* L$ T( j9 P* w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。
    6 |8 J$ j. F2 c1 q5 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

    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。) m. i+ ^0 |7 `3 j5 a5 ~

    7 \; G" E8 L* x( p; A2 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。. |4 B" J/ ~0 n! n! e
    , I: e+ C& z7 i6 i5 x7 s
    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。# z8 Z9 q5 q5 R0 p! {8 r% ~

    4 W" t/ S9 U9 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。" {. {' w& Z+ o3 [0 ~
      p" ^9 s$ T$ H0 L8 a" u
    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”。
    ' U5 A! R/ D8 @3 U, _* {' j# s% E3 J# v- X1 [: h2 ?  A8 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。
    + s' I- [+ k6 g1 U4 ?0 v
    ! T  X1 U8 {# s" y6 \
    5 Z: T. u5 `$ r$ Q  W: J

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    涨姿势: 5.0 油菜: 5.0
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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
    开心
    19 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
    5 N+ h- B' D% H+ f. _4 j# F
    0 V; N* K  x7 B请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?* {/ O% w' B( g* }3 k3 Y' k
    . r# I% g: F+ [! [. P& w/ f: P
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?: a9 y  b; ]/ k
    : N& q- D+ }& W; 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
    : y  O) o1 T; ~' P4 n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 ...

    + n6 E7 X8 T" \8 G! i0 q8 L* v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
    8 _1 Q6 a' F+ K. O' c1 P. E: P4 w$ r& t请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    : m9 m4 O" a/ t3 R: P7 i+ u0 G1 W4 l* E
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
      e9 p+ _# c7 z0 h  {1 H
    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
    8 K7 y, h6 M+ x" F3 X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 ...
    3 o; w% V+ A. r: O6 R" H& N2 s
    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。0 d7 B: j/ J; z
    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)。
    * f  _* {: x; i8 ^. P5 L+ ~& w& ]$ l5 s- Y) m& [$ X
    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
    16 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
    " N& w& u$ R- t8 u
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    : k/ b! Z" J  D2 D口腔里的操作也受限于湿度。
    3 `' u* R. ^5 C, }0 f) M. f7 G2 q$ \+ ~' q9 S. h+ C1 P. Q- ?# q+ H
    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 ...
    ; a5 C. y% `& A8 Z* R4 I5 u

    ( Y' R( {% f0 T: A6 U8 H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。* [0 [/ K, w, p( u
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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
    18 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. 1 A1 ?. s8 O8 ~8 N5 F
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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 % t$ a7 f6 B4 g/ q; z
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:599 B5 y7 w5 l1 F0 ?
    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 ...

    ; Z6 {- n/ N/ K7 Z1 h, B1 E& L
    + ]' I4 m  A+ W3 `0 N( C4 f, @' A) T2 c# K- {2 X1 U7 x7 f

    . h: g  W. [+ g5 T# S6 v
    # Y7 m6 ?' B1 R, A( ?请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430* M* ^/ W2 E# ?3 z" s7 Z

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  • TA的每日心情
    开心
    19 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! }7 i; k# Q4 ?0 i* `! V
    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)
    + R" V7 ?  T6 |2 w0 B. r+ Q% ]; P
    除了水,其他很多东西里面有氢
    ! f8 \( E# o" M* G) ?/ r- a1 w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 09:498 f- [1 E7 B, ^
    除了水,其他很多东西里面有氢, l) C4 G9 s" @! R
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    - V; k, ~% i* U2 p" S) S$ `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 : k1 o& S4 m: P4 b" r0 ^5 U; z6 c
    9 D3 ^5 l6 I; t; F
    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?2 d; O$ B  g% v9 }1 ?3 l
    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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