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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。
    5 n. ^* B& e3 U- Y. b2 m. T: G  y- r" P+ a7 v9 ^8 L
    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。
    , }  u( ~# Y6 d) V: h- @4 f" a) D& H2 q/ S# q
    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 @2 Y! q. {7 Y# X% G& v& H

    & t: x: m9 Y- U/ ~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 p; X2 N3 k: C5 B# [1 j- M+ f0 p) W  Y0 k5 _. 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。
    8 Y  q" k& H# `! c$ D; ]: Y; O0 l  C$ B/ U+ k
    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。
    4 B3 z" o6 E% ~5 J5 r$ G+ l4 y7 l' z! `! Q6 L) F: Z  @
    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。
    3 ]* R. d0 G( }+ J
    . N4 t% [) M' |2 e9 o: x* c4 x. m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。
    # h& L+ i, D) Z; d; {

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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。
    ) u1 M: \  R# u$ x- U3 P( x4 N: G0 s( |- F8 v: q2 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。
    " A+ I4 W, {. y3 |6 q* R2 n  }7 A; g) E+ L( D
    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 n5 `0 K* e. g8 o: ?/ F
    % i5 x5 b+ B5 h- N* N2 ?- ?$ F
    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。4 W" P1 W: q3 A+ m8 E3 ~8 K' {
    0 w/ z' B, b  h  X5 q9 r* j5 P& n7 M6 b
    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”。% ^5 L0 A0 v: ~: q+ V$ }: r3 V5 S

    + H" l  h* [; ?& t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。
    : Z: |  K1 r& o  B% {( l/ _$ D* }; [9 @3 a! w; G+ H4 i$ [' V! O& D/ g# z
    + H$ I6 y' J) i3 O% A: N

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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
    2 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
  • 签到天数: 309 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 - ^  M- \( G8 {2 o8 [7 z
    , I; S; w( {) d8 P% z8 N
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?! C; f! i3 w0 u( g" }
    - C+ ?' U6 N. F! ^! L+ ^  [4 {
    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 b5 O6 }4 @, d1 b- Q4 e
    # e" I4 N, I4 h4 dhttps://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
    1 h2 {0 o% t0 z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 ...
    , _' J1 q1 C7 [$ E4 ?
    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
    昨天 02:11
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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
  • 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 00:387 ~5 Z! [. ^7 P- q5 W3 X; q
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?; H: O3 P& K" _4 }2 E

    ' ?2 L* |# ?# L/ 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 ...
    1 s" P, c: t; f# 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
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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 00:316 M- u# Z2 g2 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 ...
    ) Q& J  c4 ]3 F0 \. u; Y: [
    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。  T4 W+ Z, u, t' Y! ^& U- W
    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)。" z+ x% Z$ [4 Y  G/ v0 H

    3 i9 m4 H# l  T$ u! i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
    5 天前
  • 签到天数: 2312 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 I, j+ Q( T' {+ A( |- o2 |: D0 o* k, o
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24" w$ X: m4 i4 k: O. w" Q$ O6 _
    口腔里的操作也受限于湿度。
    ' j8 E) J9 T. S3 N. [0 L; A5 c. ]0 p: z3 m( e" Y, k4 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 ...

    : B9 g, v1 |6 K5 V+ J$ F$ X+ ?" J' u
    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。! c2 e8 ^1 i. I0 B+ A" T
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  • TA的每日心情
    开心
    前天 22:29
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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
    2 小时前
  • 签到天数: 3516 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 @8 [8 {# t4 k6 c6 V/ T
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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

    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
    & X. D6 }/ f% L' B& l7 V
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59  i) B7 a5 Z; B; ]- M0 F
    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 ...

    ' e4 v- M" q7 Y0 O# K/ @
    4 A! E3 w, \0 V5 n, n1 `
    5 i9 u  E2 ^* ]' D
    ) J. x1 ^6 w8 f6 {2 ?/ X6 r5 `) T( g
    ; b6 o& u( Q9 h0 r! l$ i  P/ y" a请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430+ K' O' p+ l1 s5 w8 @5 ]/ X+ i

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  • TA的每日心情
    开心
    2 小时前
  • 签到天数: 3177 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
    0 o( d- W1 D* E% p. e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)
    8 [) Z5 m* p+ s& ]6 ]% V
    除了水,其他很多东西里面有氢5 w( {+ d- Z0 B/ v2 ?& O- K. G
    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
    前天 22:29
  • 签到天数: 1933 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' O9 x! G0 P+ L
    除了水,其他很多东西里面有氢
    , T, X7 W7 Z5 Y/ x1 x; T' x核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    0 Z* K# F. T3 v+ T  X
    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
    前天 22:29
  • 签到天数: 1933 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 7 x7 ^) R% W+ X# N: t9 E
    5 H' Z, e9 z' o* U1 i( A1 U3 i* r* t
    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 W. J- s4 t" {+ hhttps://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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