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[工程技术] 谈谈湿度传感器

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可梦之
  • 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' r* C1 l# G; W: |
    1 E" D: G; m" |, t+ \- 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。7 t2 K6 x& L1 G8 X, G  i* i6 V
    + z) k6 v+ K8 [  j* _+ z( h
    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。- b$ V! ~0 t. D) D6 V7 P

    ! q8 K7 u- C: X0 K- Y4 r9 n& a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。
      [/ y# \' J- v0 E; w4 i9 X# Q+ J& ]; o7 h. f0 Y* C9 [
    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。% T$ J2 d- m/ A- Y' v1 L( D4 u0 d
    ) m) ~, T( B, F) @+ e
    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。
    1 P4 Z+ T) f7 N! A5 Z+ ^4 W$ E1 {+ [/ C- _* M# `
    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。% p8 n$ j% Y5 }1 Z5 y3 ?

    ) {% f6 q, n+ s* i0 s! p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。
    / n& ?, S  i: y! e- O

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    testjhy + 8
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    smileREGENT
  • 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。
    & O6 E7 u4 _, l" U" {
    $ Z5 i: I3 _' 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。2 ?- F) i+ S+ B. U+ {

    , x/ w8 x% q2 d" D+ ~- z" s  ^% z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。
    4 U' o, I0 W7 Y$ z* n# j2 @
    : n' b" d! I. |! E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。+ `! I; h1 G! P, J5 q3 [7 w0 X

    & v# X4 i9 d. P; U+ @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”。/ ]3 f7 f, w# @
    ) R% t* X4 L& K+ h) |1 a
    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。7 f3 Q  Q6 J  Z/ s/ a) S

    4 E" Z( a2 h& g$ V' p  A; V3 w4 |7 Q* K, }! d& k+ C

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    涨姿势: 5.0 油菜: 5.0
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    colin1992
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-29 07:20
    mezhan
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 07:43
    可梦之
    油菜: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 01:02
    马鹿
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      发表于 2020-5-28 00:49

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    colin1992 + 10
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    齐若散
  • TA的每日心情
    无聊
    19 小时前

    • 签到天数: 3905 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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    smileREGENT
  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23

    • 签到天数: 311 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
    : W4 U, x2 r0 Y% R/ ], x$ x2 r2 k+ H& W* Y$ v* @5 u4 ~2 X# Y. W
    请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？7 @! U. Q( a3 ^  F: u5 b5 A2 x: o

    0 T- j) W# i% ^/ {* J- O看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？8 Y, j0 Z2 ?' Y. H

    7 t! J* ~" @' q9 N- C' Whttps://www.x-mol.com/news/11164
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    cooker
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-8 08:38

    • 签到天数: 661 天

    [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
    8 H4 g/ D% K9 C% D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 ...

    , p7 N; _! j3 n' ~$ L* v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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    四处乱晃
  • TA的每日心情
    无聊
    12 小时前

    • 签到天数: 2031 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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    可梦之
  • 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  N( p* c, G- y! D- v" |, u, Y
    请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？# m4 z7 b# W5 [, @) ?- x% m* A, _

    0 F: }  F. p* ~& 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 ...
    & m' v' E( j- l: r. Q
    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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    可梦之
  • 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
    1 n/ A# r& N; `2 v9 ^$ Y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 ...
    6 M6 s+ n/ K0 a. ]- w5 t+ t
    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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    雨楼
  • 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。3 W4 W$ m/ @. H
    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)。! Y1 h% O" r& G3 O9 U# J9 j- Q
    * I) n9 v7 O4 ?& |, y. ]
    电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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    油菜: 5.0 给力: 5.0
    涨姿势: 5.0
    捣江湖
    给力: 5 涨姿势: 5
    很高端啊  发表于 2020-5-28 10:15
    松叶牡丹
    油菜: 5 给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 05:56

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    松叶牡丹
  • TA的每日心情
    慵懒
    13 小时前

    • 签到天数: 2605 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 . W: y9 y" j2 d8 N* N
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    . ~7 g# n& e( X# \  W口腔里的操作也受限于湿度。
    6 [- v, N/ Z/ |5 J5 |+ c* U) Y4 O
    2 Y0 {. X* I$ {& K6 s# [# 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 ...
      V: L6 w& Z7 O; |+ k

    4 q6 Q' Y' Y2 O$ A. y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。
    2 c! F" |6 E3 h+ N. k1 [: @" I
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 天

    [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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    mezhan
  • TA的每日心情
    慵懒
    19 小时前

    • 签到天数: 3905 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. " k; i. ?! w9 g: u
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    smileREGENT
  • 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
    : x* u" F2 n" W/ ]8 J; Y1 v6 P2 H
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    ! }1 e/ z, U; E9 W) z8 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 ...

    1 s' V/ U. G2 m  z4 v7 N( e& x( h3 o2 O# m3 L2 M
    ( ?1 A; [* a) d0 K5 |
    * n6 u( D  U9 q9 E2 l

    8 T/ n2 _6 s/ P' ~' a请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    7 M# [# V( |5 ^/ Q4 B' r

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    松叶牡丹 + 10 谢谢！有你，爱坛更精彩

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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    11 小时前

    • 签到天数: 3515 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
    4 d( j( g& e2 f- ~0 G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）

    / A6 K6 ^. e8 \7 z, C, j& [; p除了水，其他很多东西里面有氢  ^" t7 `* V. D& j
    核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱
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    数值分析
  • 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
    - A7 _( K( I1 s8 P7 |除了水，其他很多东西里面有氢
    % S* V% q( [, D/ L4 B& X2 W' L核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...
    ) S2 m! `6 K- S8 D1 W
    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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    数值分析
  • 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 5 Y' e$ O2 _* p. f* z3 ?( E" z

    5 Y+ a! P- t7 s4 p3 V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" d) w
    https://www.iaea.org/sites/defau ... l593_sept2018_0.pdf
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    捣江湖

    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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    随便看看
  • 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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