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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 X) U5 b; C7 x: F
      s4 g- d3 p. z6 ]& E5 T. V, W& s* K
    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 t/ [+ j/ Q- l( _" l
    - c1 O0 l  V5 g0 D1 P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。
    - K3 i) x( v2 e
    ; |# [- d$ a, M6 d- {, P9 |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。* x+ b8 {/ ^/ A& z; \) y) @5 Q* l. A

    4 l& c' D  c, n; G: C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。1 q8 \! b- F, q: e) o3 L7 m
    6 c0 f6 l% j/ E# ^. J
    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。
    0 o, [; R6 F; H4 ~0 e4 M% H
    / S4 S; @# E, e6 D9 y% \0 A/ j  p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。
    , u, t, ]8 H3 ^! n' k9 n0 \0 V2 b2 e. |
    , ]. I2 A6 u" g  h: E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。7 W+ U" ^( m! p/ |4 h

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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。
    5 }* [/ ^# w. \8 b9 k  Q8 C$ t  \8 ?; Y! }  P8 K5 K
    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。
    * @3 P; i: j% d& M  p6 q$ K$ r' q5 |) 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。
    1 O4 k& i- O3 w1 Q# Q) i, g8 l: t- k0 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。
    - C/ s0 o# i0 G+ m9 t& T+ H. N" c- A3 F: `
    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”。
    8 k% _; U. o, s7 x  H7 W8 [' {. {5 I! M# a9 B& e" E' ]5 P
    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。
    , Z6 U9 @( g7 a% d6 }
    4 V7 n- @% F' b. Q# K8 Y& V
    ' {+ ?6 D& P* W# r: o5 }

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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
    13 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 - s, K, r  x( J- N6 s; `! z
    2 v9 B9 g* k; y+ U! k
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?3 [+ @' G1 r( L! O' b) T% f2 V% E

    2 {6 K8 \4 M* O+ Q看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?( B# D- L8 l; O* ~* U& z. G0 c
    3 f0 k; l: s9 }
    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
    + O9 z1 ?9 [/ u) A& J" D: [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 ...
    2 e  ~; \3 T: o. _  J2 _. G
    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
    5 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
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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
    ) H1 i3 C" ~0 b, O# C请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    6 k* Y# h+ p, J% c4 O
    ; W3 E" U) `- F# [5 n8 c看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    , B2 F/ O2 `6 a) j, K" J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 l2 D7 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 ...

    / z5 |( M" O5 g: `  R% 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
  • 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。# `7 X4 f7 h' S9 t, B* }
    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)。
    / {, K! M: P! e8 r* U  i' p/ m" Z" V( U  G; o
    电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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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
    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 2 L$ D- l9 u1 P0 S9 u( _2 R3 C' h
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
      v0 ^( e; T8 g9 H2 K7 f口腔里的操作也受限于湿度。
    & O; y9 t4 S0 G" L7 S. M8 i
    9 `) i* Z' _- N7 j* \  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 ...
      Y- q0 m  K5 ]+ F  c
    , m) j1 i# V1 Z1 d, J* l% 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牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。
    . H8 u! J* X$ [( M6 `6 V5 ^4 L7 I4 Y
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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
    13 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.
    . S$ [8 ~4 L$ d/ E
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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

    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 + v' T" M) ]/ H! ]5 z- t" V
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59/ T2 r- ^, m3 x3 a) _$ v
    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 x/ \. G5 q* l; u! a# d; m) J3 v- D3 A: v
    % V3 |1 [" h  w; k2 G* L7 @
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    % [2 E; |$ r' a% f请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    + \, t- q% H) s

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  • TA的每日心情
    开心
    13 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' t2 z8 h" l  r9 I) G; ?
    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)
    : z9 S0 t& J# _5 m' ~
    除了水,其他很多东西里面有氢( s' a- r! t! [; n/ I" ?5 k
    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 09:49
    8 V3 [6 U, C. J除了水,其他很多东西里面有氢3 x: V2 u3 I( [% _! B
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    / C" _0 ^+ S, n6 a  }3 t- O
    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
    2 a0 M' l+ F5 F2 u( _9 ]2 L6 u( }! z- F. N% H& o( 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?
    6 V! r  i1 J4 |6 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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