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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。
    . @/ f+ o% G. g* p& Q' ]2 R% X& T) l+ D
    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。: |7 @( I/ y+ [7 U, ?' n7 }

    . O& z1 H  V' g2 j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。  h1 Z. R6 t, F: ^8 |  a( e
    7 l' @; W0 |9 _* _* S4 a; G! w6 R
    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。
    9 z$ _9 W* ~0 j# E8 T& r6 r' c) G8 g7 ^) S+ N5 f2 O
    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。# g' W$ R6 Z4 ^, M" J

    ; a4 ^2 p* Q/ O- B" I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 x, E' w9 Q  |) I' t$ ?

    ( `1 C3 X$ d5 R. j7 T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。% t* u9 a/ i7 g+ |* Q

    , y; K: b. A5 H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。
    4 M& l' s" ?5 ^) x

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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。
    1 L% F: ~; ^- x. m. O5 p
    ( u  Y$ ?, k8 x3 @% 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。: g# n  K( O& f: [

    5 B! t% u! v3 ~5 s$ G- \7 Z6 m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。! s; k* \& i0 z; S) O4 R: Z
    5 k& z6 n6 Y! H9 k# m
    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。7 ]% a1 ]9 }4 x  j* ?% b; x

    , e1 x' Q) ]: X( m5 Q  w7 N8 O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”。: C- O" S- d# f5 A( Z2 s/ q
    0 Z# Z7 x) _0 a+ p& ~% E$ ^( l
    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。
    4 _- s' z7 `0 K) \! ]; G+ ]9 E  t

    # J8 n& ~" G& W* O

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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
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      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    郁闷
    7 小时前
  • 签到天数: 3629 天

    [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
  • 签到天数: 310 天

    [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 2 ^% n2 `7 W- q- c, ?/ m' n! ^

    $ v# w8 [$ f# D请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    1 E" \$ }# Q* ]( D
    8 k" s* [+ m# _9 X% 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?; U2 r6 c7 g- Z

    4 U  ?  L5 E( V4 n+ jhttps://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" d5 S/ y0 v- T4 c7 _
    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 ...
    % C" ^* q9 [- q( ?& E! e; u
    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
    昨天 00:25
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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 00:386 h/ ^2 P% x+ _. {" T
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    ' V  G1 c/ K' l9 I
    1 \3 Z. v4 a8 \看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    ; Q$ k4 N1 m, k' m/ X
    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 00:318 A1 H* l; X+ t7 s* Q' C
    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 ...

    : s; H0 |8 Y& {  R. @2 C) A3 k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。: p* {8 ]. @& O2 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)。
    7 U, m8 \2 v- S& I  z+ g! O/ j5 |0 U$ S& X" O) d3 d
    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 03:22
  • 签到天数: 2388 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
    2 N  |9 m- i! p' x, e# p( X) {
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:242 }( C% P( i/ H
    口腔里的操作也受限于湿度。. X2 l. u7 G/ v/ I1 S4 U* ^
    + b' m9 g  r( S( `
    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 ...
    4 s& k0 x9 A4 Y: k' A# b

    . N4 @, E. R. m7 @0 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。
      y4 \+ [5 R& D+ h$ ~
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  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-27 04:12
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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
    7 小时前
  • 签到天数: 3625 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. - i1 K+ Y( Z( `
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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 7 R5 s8 w7 l, U& n9 z
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    % F3 X7 Z) A1 a, ^0 B5 x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 ...

    ) T" B$ F6 t$ g4 S. E9 F
    5 x. h- x: W2 M5 |/ M7 y
    7 `) J) [& g' Z7 V5 Y( K/ a) e3 ]

    , b$ V) O0 b/ x& Y请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    3 S& R. q% v& u& t* _: v1 `3 e6 b

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  • TA的每日心情
    开心
    7 小时前
  • 签到天数: 3278 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
    ; O" q' g- D  C: C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)

    9 e' z( V* E% p+ U# O" q; D: X) x除了水,其他很多东西里面有氢
    ! i2 ]3 ^' B0 v( C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
    2025-10-27 04:12
  • 签到天数: 1953 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' ]% u0 Y$ Q5 D" i5 F7 ?2 v
    除了水,其他很多东西里面有氢1 x7 I3 B& M. C
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    8 @: R. }, V; z6 r7 Q- `
    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
    2025-10-27 04:12
  • 签到天数: 1953 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
    / s" I% [8 `# s" q" y) K  q- L
    : h! P1 S6 c2 U6 m$ i6 D3 ^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?
    ; I; m; h* |0 U, A# f- 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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