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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
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    [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 Z+ ~! p  J4 F  M* q

    6 C% p. ~- l( l$ Q) m# p1 x5 i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。
    % X9 n4 _$ T! ]
    3 J% R4 U. ~  }" a/ y$ _$ v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。5 l4 m8 \; F7 J/ s% W2 i' g

    , q+ E. Z" ]  z4 i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。
    # k% v) k+ a7 [; J% z2 }
    2 M) q# \" C3 m! I$ @# G( B' Q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。% n% P; z8 l" y# O# R1 }+ e2 _
    + Y5 K5 h1 l( {6 x
    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。
    6 J6 ^' T6 [7 \# U& R
    ' `9 `7 ?7 ?# l, k4 e; A& ^; ]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。" l1 f* B. `6 O+ \. `

    . d4 K9 p: x4 Z3 f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。
    % \) ~/ `( y! @8 x) m

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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

    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。
    ) P2 {! v  k, _. m5 c- y3 z7 ?4 b( K  k" D
    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。% R  k) W6 D/ V4 }& \9 T9 s% R! U
      m2 O8 E8 e. `: i+ \1 ?: T9 j
    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。+ A! D! q) H, ^( T

    ) r1 J$ @7 s0 C2 ]2 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。7 `$ l5 \: H0 ^% k
    , N$ }0 j& T9 K
    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 N3 t4 R  w$ V' u0 p! T2 k( b3 i" h5 Q4 p+ m8 y0 I
    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。2 ^8 c5 n; ?5 H' U) D; Y# S

    8 _  J2 E$ H, e( g7 V5 p0 e7 P9 f  w3 E8 h, f& n- S

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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
    昨天 10:04
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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
    7 O) Y. C  R& f9 N8 N- j
    : q/ j1 k* ^5 O( q2 R) S# J% H2 C# F请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
      U& b' a( m1 e, _, C* P( |  S6 F/ Z' M" ^$ Q# ]) ~' 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?7 L# u1 U! l) |" B' p: m
      @. a1 R: C! v! t% s; J. c; b
    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
    1 ~0 C) p% Z- i) ^& f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 ...

    - o. X  B! V9 w5 d, q+ U* i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
    3 天前
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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' A& S0 E; U+ K9 [7 b' U" I5 q. y
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?, w$ T% j& F) }. x8 o  h' O+ b
    4 {$ f* z9 t1 P+ W1 S7 c* X: {
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    ) s0 N5 Y5 d9 ^8 A" d
    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
    - ?3 _0 b4 L+ v$ U. o& _" f' f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 ...
    " I$ ?0 C+ [" {3 b' J+ l
    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。5 n- a+ E" t; I/ P' K( R
    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)。
    0 ^, j1 ^/ C" e" B3 O& \
    # l4 x3 n, \3 S) y' m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
    2026-7-9 09:29
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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 # K5 r3 I& d2 x+ g* i
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    & u" ?" u8 k9 j* T9 f8 e口腔里的操作也受限于湿度。
    0 A! @3 F7 G# R$ ]& A7 ]
    : c, t! S) `2 K# A( e- D- F+ N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 ...
    ( K9 n% x. I3 \( H

    6 X  W( D7 m; p  T7 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牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。
    % j" d& x' }! v3 B' f1 A1 {
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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
    半小时前
  • 签到天数: 3882 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.
    , M& ?: Z6 c( ?
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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

    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
    . @' V3 D4 [  r5 i5 A
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59$ U, i8 |; f4 x7 y# Y1 I' 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 ...

    ; c. L5 @5 V6 ?1 G. K4 {" G8 I( O

    3 W% m5 L; n' P; Q" l6 u
      x3 Z  \7 h7 E4 ]8 j
    # u$ b- e# L9 ]0 k) z" d6 F9 ?& K请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430% z0 B/ e/ p. n  r( v' G; O

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  • TA的每日心情
    开心
    前天 01:07
  • 签到天数: 3496 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) e7 i% r3 P" F9 D# p% k  }  o3 }
    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)
    3 L+ B1 k/ Z2 p! P! w
    除了水,其他很多东西里面有氢8 Q" p& o. r3 Z5 N4 D4 l) B
    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
    ! ?0 E5 ~& h6 e除了水,其他很多东西里面有氢
      u% ]( m+ T4 e+ s+ g6 G! ?核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    " [: v3 U4 S$ e: F" F  Q* D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
    ; @1 R8 q  J3 E* h9 {7 p$ s. \& v
    8 E3 Z2 y* M* }/ _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?! b* t" P+ d1 a
    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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