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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。
    : M' }8 o5 o% G" q) t
    % `- _( z) V. A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。
    ) L) v. N5 |3 U6 ^' v0 Z7 U: }# h2 P; F2 U+ ~7 J4 x- f5 S. a
    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。( P3 I0 C7 D7 ?3 y3 j, T- a2 N7 G

    7 P3 ~% G- z0 m0 T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。
    9 i. S; b. [4 x- i" `, Y; u# w- m  v
    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。
    " x5 o" L  {" D+ y4 H2 `3 U
    ) f: t. H5 e, D. T. _9 [* Y" r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。% T( N* ?& m5 D0 i) B# s) R$ J

    ( j0 \4 f4 O7 o' S( o' C) i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。
    / Q4 K& ^; o/ c. u- j) O( r0 `  Z8 @6 d( }
    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。7 J: w8 i& Y' ^% W7 j1 Q) f

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    smileREGENT
  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-5-9 20:53

    • 签到天数: 308 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。# o0 C; N3 O8 h- o+ }

    / P7 A( {. R7 ?" i9 b& m0 Y* ~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。
    , z* q* S7 n. D% l7 ^7 a3 Q
    / V  [& G, Q3 e. `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。
    7 ^1 d! h" J  Q
    " N9 h+ d# ^+ V1 m2 P, J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。
    + R. C" U8 [5 }+ ~; P% @. v% @3 f, ?  y7 m% S  S# z4 v
    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”。
    ( F, ~6 `3 o. f8 P8 T+ w" W9 i. R$ k& n6 Q: {
    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。  C2 j  d+ q6 R& a- ^3 V

    : T% E# f2 Y5 {; I& N! c4 A+ K! U- E( s: ?8 v( W* ?1 ^% a

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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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    齐若散
  • TA的每日心情
    衰
    9 秒前

    • 签到天数: 3343 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
    慵懒
    2024-5-9 20:53

    • 签到天数: 308 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 6 j. v  |: m) `: f
    4 o+ h% |$ O! c
    请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
    . i# R1 V2 g3 a: n: R: l1 h' ~8 _7 D$ t# t. n0 V" N
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？% Z+ M  F: s: f9 |5 g, s$ t
      j3 z3 M2 J/ F7 |& u& R
    https://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
      Y* q0 n3 i% _7 l, H/ e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 ...

    0 b  C& P  Z5 ^: V6 L4 A9 H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
    慵懒
    昨天 01:31

    • 签到天数: 1872 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
    % y& l9 M% d: q. `1 A+ a2 V请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？+ m% y! v5 `2 J% Y) @! G
    / y# t5 |  J: t5 Q
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    4 ~/ j1 L6 v5 d: r7 n2 ?4 g% L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$ u, w* t. I# s1 [  ]
    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 ...

    / N. t" h( S. R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。
    # y& X' R- O" o$ y" y4 f) w! y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" ^( l7 n' L* y' j. C

    * @1 y% H' @2 w, w1 |1 d电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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    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
    前天 11:36

    • 签到天数: 2192 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 " i. ~2 |2 {; a1 L3 f
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:245 J- v+ f6 d/ {6 n9 A8 p6 A
    口腔里的操作也受限于湿度。1 F/ R  S/ {# X/ U; g/ V

    8 k3 d1 f8 ]; ~: u' v- Q- X: c6 j  Q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 ...
    ; y( q  ?* L" ?( V+ A
    6 J: P; K+ s% x) ~3 ]; 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牙都没了，我们家的一点要换的迹象都没有。( U, ]" B& s  g* y; w' Z2 v3 q2 n; u
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    数值分析
  • TA的每日心情
    衰
    35 秒前

    • 签到天数: 1782 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
    昨天 00:03

    • 签到天数: 3339 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. ' }' k1 `0 N6 }8 C$ ?
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    smileREGENT
  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-5-9 20:53

    • 签到天数: 308 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
    # {2 Z" a! u( g9 g# k* F
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    ; p0 @2 u. q% [9 E/ O( S1 [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 N+ i% P8 w& }" h) B) O
    # a( I. Y3 l! H2 r. b( y* E! ?# r7 B2 F  l$ a; ~+ i: W
      {% G$ g0 k- ?2 x  S* q, v

    9 ?5 q1 W& U2 s8 a请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    , H9 T. T9 J- V: L2 q4 K# Z* r$ ~7 i

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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
    昨天 00:52

    • 签到天数: 3011 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; a: g  @, \7 V& g5 f5 ]1 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）
    2 n9 Q6 z' L) K) H! s* @. j/ g
    除了水，其他很多东西里面有氢3 P/ W4 I# U+ W" @0 y
    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
    衰
    35 秒前

    • 签到天数: 1782 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
    % }7 p% E! J9 k4 B2 m除了水，其他很多东西里面有氢7 c; B3 k8 z3 n: [) c0 g
    核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...

    0 q. p+ \5 t3 V/ k3 e( M& I; b5 q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
    衰
    35 秒前

    • 签到天数: 1782 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 % m/ U" ]* v! h+ p

    $ h5 O5 v  t4 t: L0 h# ^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？* Z4 x) w  H- L: m0 h  H
    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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