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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。
    , @  X! z4 F1 X, ]4 ?' n
    " n0 W: ~8 p+ Z3 Z1 Z/ {: {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。" S  M6 n' _! _

    , W7 w% b& ]# g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。
    8 @' N( ]$ O0 Z; z. j" {" L! r( ~
    # R* Y6 e7 u) Z$ W0 s( E2 l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。
    ) J! n0 e+ F8 {0 g5 @1 {
    ; t, {2 v7 A( h& |1 }" |# s: P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。
    0 i+ b0 y) _1 e; `# H' D7 c/ x; T
    4 ~8 t7 U0 J  s& h% i. [7 G6 ?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。
    . `! }9 b9 \) J* s5 b, Y$ m* g6 l: T7 Y2 x* e* K; R
    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。
    . q* K- D; a9 {5 q, @' k( t1 L7 j4 i9 Q) w. S/ D% z) M5 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。% P1 x% j" J) R( `

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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。
    $ {- w& B3 V0 Q# R: {
    : {- I0 D* ^, c0 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,形成微机械固位,这是树脂补牙材料粘接力的主要来源。
    4 {4 Y- V7 Q* u: _" q
    5 S5 e: R" w' f2 a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。
    & `; Z5 ^! ^0 l6 Z( m, s1 O( h/ G3 ]* ^! `9 q* W6 q! p
    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。
    - ]: h8 ?+ E' z6 G) D: l
    3 B7 ?) X# Z5 d2 ]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”。
    9 f4 ~9 R+ q  T; [) b  }
    ; I+ B# {+ d9 `. |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。
    $ V" S, t. R0 H0 u* A" t# l/ K# W
    ; t$ N/ ?8 g- s' q1 z- M  A3 J
    - ~$ M/ C/ F7 D' ^& N8 i3 K

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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
    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
    奋斗
    18 小时前
  • 签到天数: 3928 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
    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 1 a( S8 w% f& x

    . Z  G1 A$ m6 A$ ]  K- I请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?1 s7 y* R  V0 S

    - j8 a) {  u4 n- ^% q$ f6 n, V看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    3 `  s' Y- x# o' m( s/ B! c' ~3 W! C" @" p* ^
    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
    + l& M1 Q0 h) }  |( ^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 ...
    / x" M* v1 I5 `- O9 \! p' e+ M
    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
    无聊
    前天 03:39
  • 签到天数: 2034 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/ }. F% D
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    . y  V& T  V: ]' H0 w/ {+ ]' g1 {  m* y( ]3 T
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    3 j5 V% q0 _) z, T5 h8 T( ?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
  • 签到天数: 300 天

    [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
    9 T) m5 |  @3 W" B/ P1 \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 ...
    : h3 [5 \" ^6 E1 d' N
    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。
    $ N+ y* [. \7 Q7 i3 [& t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)。9 l3 g. u5 c% F8 O+ q4 [
    ) s, N1 R$ @; ?: L7 J
    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
    12 小时前
  • 签到天数: 2625 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
    8 c/ ~( p; d! e
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24) c  D. B! E) o1 a( q  L  v5 [
    口腔里的操作也受限于湿度。
    % S$ B- |) w  X# R" ~" z# b8 p: Z( E1 R+ R& o9 ~
    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 ...

    6 d* L$ x: h4 B; T+ F$ {- W' k" Y$ k+ e& E+ S9 H0 g0 s3 d2 D7 P7 O
    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。
    8 a) C4 Y. Q$ D7 X* U4 p% T
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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
    14 小时前
  • 签到天数: 3928 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.
    8 D. B6 E# Q3 O
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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
    0 y) [  O4 F) f$ V! l$ G2 a
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59& d6 F( s8 r+ `$ c0 @; b
    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 ...

    " L, Z! d3 q& `5 S2 R" [# W3 N! r; H- R3 K& s
    1 {0 X6 f, t8 v; k& I

    , C& v) H3 s/ R9 l& C+ `6 L4 l: n6 j9 H2 C2 P
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    / s: _* O* M$ W2 m, [" B. m1 l

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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
    4 天前
  • 签到天数: 3534 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" S- P8 x" _5 k& w% m4 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)
    ' J; v' N" ~2 g. Q, Y
    除了水,其他很多东西里面有氢' m: U. C' K$ S, U
    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 09:494 j! a1 R/ W6 O* b# m+ L* ]) B; q
    除了水,其他很多东西里面有氢
    : a2 E" e- w0 D/ q7 e- [核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    - j' Q' j' Q1 R; Z  l; 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 - c. z/ V8 P# m

    & O/ B" A) e/ a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?" L* m! j" c( c* B) l. ?8 Y- H
    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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