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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。
    " o* k* Q& Q! T% P  L8 V# O* k3 ?1 \/ e: i: {7 Y! X$ 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。: n: g. Q5 d: f" v% Q
    # G: `9 _9 ^& j; M8 c7 ~. s
    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。
    6 {+ }" |5 Z3 Q0 i! f5 p/ }' f/ }
    % q2 ^+ w" L0 F, H+ ?( |; _4 s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。
    3 t: \- w7 u0 d
    5 w4 H* C! ]1 }% G5 ]0 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。
    5 q/ l& f9 R! S
    - v9 E. W/ p4 _. R7 S$ }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。
    8 G* G% M$ }$ I! j. S7 }# p: B. V0 J: c6 g
    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。/ a( g. p, Y' @0 \& R
    % H* \# ]+ o' Y. n: 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。
    * G# Z9 T! x$ w7 x

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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。( i0 N& L. C/ {- K

    7 r) S7 {+ t8 g2 J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。7 p8 q3 R7 u. k" p

    / f  e+ g: U& ~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。8 ?; H- C5 H/ w, h+ u/ l" z

    ' E* ]* X4 T# L! w+ U2 {5 ~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。6 r" q1 J8 m" o* b4 A: ^: A3 s" J
      h- U/ t6 [$ Z; G) v1 e
    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' w3 k5 m3 ?+ @: @% b
    . _4 e( n9 X* Q
    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。; l! f  p1 r! n% S1 _& K

    5 b0 O' Z/ g, A+ P
    , ~% |) ?8 f. J9 j3 s4 F3 Z

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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
    慵懒
    8 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
    奋斗
    2025-5-3 21:39
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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
    $ A7 I* m& [- ]$ C, q
    - b# R( K& p# n5 L& _6 G  v( y0 }请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?8 K( A7 B1 i6 c

    3 t( ]( C& ]; h7 s  y: 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?
    + H, [% q9 r& k( U1 `! ^5 x& y& A
    2 O& Z- o: E: n4 R1 r( n7 t, V. ahttps://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+ @% H! y, Y5 V) y/ R
    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 ...
    & }0 w) [5 \# A8 H& |
    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

    昨天 08:00
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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+ G* \$ o8 p8 ~* I4 p: s6 l
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    - r* Q4 q/ `, r; E! g. S" A8 a) f# q5 Y: L/ \
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    2 |& @' e: o) A: v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. }* s( R  V# \3 z+ 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 ...

    / [" C7 T2 `6 M8 Y% T, p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。+ I5 |8 N* ~4 m" ]* N  g0 v* 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)。
    1 f7 B4 |: b4 C" k; ]/ [' `: g
    : @' B( f* M; F' O$ \) Z# S' [电阻法应该是快被淘汰的方法了。

    点评

    油菜: 5.0 给力: 5.0
    涨姿势: 5.0
    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
    5 小时前
  • 签到天数: 2311 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
    + |( w+ T3 q" L
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24% @5 I' g! m3 T$ E1 l2 e
    口腔里的操作也受限于湿度。- H# N3 \' S& v  T8 g
    ' a4 M( }: a6 _; e
    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 ...

    & h& C8 T* j8 Q! {, X
    * m6 y# G; F; T2 J$ P% J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。
    ; U( g8 |3 N* n5 R) I
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  • TA的每日心情
    开心
    3 天前
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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
    8 小时前
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    [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.
    2 c; D5 s9 J% C7 [
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
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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
    ( n1 u: M6 F$ b9 T+ W8 m: c$ `+ u
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
      W0 @: j* p+ k5 z  h# D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 ...
    " J- O6 p" M1 ~1 Q! S

    5 ~- J+ |) B( A* G
    4 C! F) u; V0 H
    ) V; J8 D/ a2 [& ~3 u$ x9 b
    % M2 L# b! j% }请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
      C$ N$ ^. U; N1 Z: y1 v9 y- U# o

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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
    昨天 00:01
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    [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
    , m! v; O- b8 {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)

    ) G# i, ?6 l6 W. n: m6 L; V除了水,其他很多东西里面有氢+ @0 Z, c/ B, H' _+ P
    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
    3 天前
  • 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$ a1 {1 r$ I! x+ c( k( u/ P7 _9 f; a
    除了水,其他很多东西里面有氢7 `% A* L+ g! y1 _  I
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ( J- Y6 T; ~" A( p- ^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
    3 天前
  • 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 5 x2 S& @  b) a/ F! K  F  G
    3 s+ {5 [' @- }; z% y+ n; u. o
    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?
    ' z& T' h0 l, N& r! M- _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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