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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。# z5 R+ G& `* f. E% R' Z! j5 `8 H
    # _, ]( [$ U$ o* h
    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。
    8 K" |& E9 N& c, `! t' m/ Z. O3 ~2 N% v5 T1 n0 z, i% W0 I8 Y
    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。
    9 k2 H' g, o6 G8 R4 Q
    + X+ c% [- x/ G0 N8 U" V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。1 P/ X3 t* }2 w+ I* p7 `( w

    6 C2 \" M' U. M, e. L$ h% Z8 X4 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。8 }7 x8 v$ Y8 Y5 o1 k8 s
    ' ]3 x0 f# B- `" g" x% v
    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。" f4 S2 w( n3 q0 z2 y+ S

    / R1 i$ v) ?# Q  {9 B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。
    6 P: P6 K3 Y* _! ?' ^' @4 T  J- f5 U* ?( X  f: V3 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。! W, d* C8 d! y2 t8 e

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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。) Y3 u' f. ^& r& p& k

    7 l) @* I/ p" 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。% q# ?: C( d3 a

    % Q9 v! k6 w; N, d( @; ^6 Y/ 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。" a. g4 v3 }6 P) |' m2 p
    " m- h6 ]; S  L3 N; ?3 a
    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。% A0 C8 }  j& P
      N: W/ S" V: S9 p  \6 {
    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”。
    / V: z* A$ d: X2 S
    $ r  h9 {& q& S$ ~! v4 s! `; V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。
    0 F! h/ f8 W' O0 o' f. L; A' I7 x  d. g4 a# X

    ( F% k; U" h2 w: b- L3 C

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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
    奋斗
    3 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
    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
    % N9 ]! Z/ t: l7 e; X8 Y, e: T4 Z9 a; [  i( g
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    % y8 u" y6 e) f  \
    ! @" M( e9 u; n6 V$ I看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    # Y+ ?: b" r( w  C# P# ^  Z8 O/ v
    , W: h5 z9 |, N& F6 ehttps://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 00:314 k5 P6 S- P+ x- k
    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 ...

    , m2 x$ |/ e" |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
    怒
    昨天 01:01
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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
    / \" h* z# n  E2 g; W6 [: J- T4 O请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?0 m( q$ W, t. ?8 p: r% l$ O
    & |' E6 e6 a+ R' `, R2 }* r; U
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    , L  d! d+ X& I5 r( |
    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
    * m4 Q% A$ v, Z) y* 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 ...
    $ R7 C* D6 V6 m  j' U
    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。& H  |$ O8 U: I1 p& X1 g$ O" 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)。
    % W0 Y8 X% R2 @% t% B7 p" z; `( @$ ^& M9 `4 G2 H- r4 z
    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
    前天 10:00
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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 / E5 I! c4 x" q6 P) p
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    : [* _5 M* M% e9 P口腔里的操作也受限于湿度。
    # t# I. P, ]) |* U* Y) U6 F( V. k0 t; 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 ...

    1 [5 g. q8 C/ M. A
    9 [+ _# e9 X8 I0 i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。& [% c6 c$ d' X/ U
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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
    3 小时前
  • 签到天数: 3952 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.
    3 [+ s  a+ a. f2 u7 [+ f' J
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    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 8 l, C  o8 g1 _. H& U% U& A/ }
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:594 H( E6 j) b" z! O# G5 _* B4 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 ...

    ' Q. a6 k& U$ k; a+ q' \
    7 j. B1 l3 K: Q6 d; C$ O5 F
    4 y" e  `  \3 M* [+ F, d3 w$ V0 w

    ) K1 ~1 P" [# @请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=864303 [& o! E4 ]; ^/ q$ z, T& g/ Z  b

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  • TA的每日心情
    开心
    昨天 00:38
  • 签到天数: 3557 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 07:356 o1 v; K3 w- x) k, J0 p! V/ [
    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)

    0 X) C8 G( U/ L% r' i3 h除了水,其他很多东西里面有氢
    3 w2 K7 B& z% h4 J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: H& O6 b) H5 J7 g+ K/ a/ _3 g
    除了水,其他很多东西里面有氢% ~' ]% X* K0 n
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

      P- k5 S. v' \) w5 a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 3 m) D" f: ]+ F9 Y- A+ B% z; ^" O& a
    ' q8 a* t0 ]( |+ ^7 o4 S
    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?; h# [6 @, a' J: |) b, 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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