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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。, i& `1 b7 F7 x# b1 V) B5 p
    $ N8 r6 @( j; `/ x% n5 Z9 T
    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。( n% H4 u. E; K+ }* Y$ L' K
    + G7 m- i* J( f
    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  z  ?7 j9 F- e+ N6 w7 M/ q; I3 n. a; v* }0 k5 [  F
    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。
    0 v+ ]3 Y4 s4 O0 d5 S
    ) U: D& x  }# O1 B$ O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。6 C  n9 z* W, o6 q. Z

    : E) `1 s: Y, g9 v* F5 h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。, z. |( _, Q5 S/ m* a. b

    ) h2 r" u& J7 a) V0 m9 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。2 W0 a2 v" a2 \! l0 H

    5 W" e8 `, D( ?+ m# K6 K. P  L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。
    * r" k, K1 |, ]

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  • 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。
    4 e0 L$ f9 ^* b$ T3 S/ C& V0 s8 K3 q1 j6 ?; b! v8 [
    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。/ G/ f) n+ c' E: g! u# G2 z5 _
    * a, m* v4 F* C
    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。
    * A4 |  s7 W6 j! P- R9 L* d6 _* H) ?/ }. L( G
    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。6 x$ J& C( z. N% s

    - q8 ?% e9 z& K& a4 z* q5 g0 H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”。
      K7 U- D# a. d5 z3 O. r5 @; O9 ?2 {2 U7 p( z  Z5 t2 F6 p$ D4 [
    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。
    : w9 V6 \% _* C3 M( l+ \9 q0 R( ?( G7 h( A
    % @' \6 G% A9 b3 Y7 L

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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
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      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    慵懒
    12 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
    慵懒
    2024-5-9 20:53
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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 , [9 h* H: T! f# h
    ) U9 ~$ o! B5 K& r, k0 K0 D% k
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?8 M  J9 V. f/ d4 |& j- i: k% s

    % R) |+ D0 _8 t; k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 d. |1 \: b: J9 Y- G  t% C7 u4 {  D3 m% O* {; |9 q
    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 i/ o* t, p  J% A" Y/ [: j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 ...
    " y. U- s: m& [/ s" e4 T
    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
    昨天 00:46
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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+ B$ _* H& `: N' f
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    / h8 [! I& z2 q7 ?( N. l: z7 m4 x7 i" m% B
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    9 Q8 _. \( G. O) w) u9 a7 M
    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
    & H' J' ?! x0 O; W  T/ p  [- 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 Z% `9 q; T- _3 Q' U. b: @# 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
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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。
    * n, s3 V" ~# t3 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)。6 x3 j! }4 x& j0 P4 i7 Z, X

    / W- t; S0 \; h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
    11 小时前
  • 签到天数: 2217 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
      j- s6 S/ @( W! v
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24. r; r8 x( B. y- _" T# U0 g3 w% n
    口腔里的操作也受限于湿度。* H, S( ^- H9 o+ U2 j; f: m2 V; o) s2 C
    0 u, M& W" t3 n% o6 M. c: A! T$ q. z  r
    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 ...

    8 D+ J& N; w" J: k3 q& Z' L
    6 o: c/ k$ u' D( H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。7 \% c3 [7 E; m; H0 M. Z' `
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  • TA的每日心情

    9 小时前
  • 签到天数: 1813 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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  • TA的每日心情
    慵懒
    12 小时前
  • 签到天数: 3371 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 ?, g% G0 v3 B6 o% m: T( A
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  • 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
    " r- G3 v9 \3 l- E" ]5 d- V* @2 S
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59$ E8 p& g5 d5 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 ...

    8 \" ~, w. p% w' T/ e. C" A9 I1 X! c" T" M

    % `/ m- `( s) m' |
      K) G8 L! Z+ B* i& w6 G4 G, E  t! }; \
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
      i3 d  H! _( t/ s5 y

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  • TA的每日心情
    开心
    11 小时前
  • 签到天数: 3042 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
    * Y! M0 F7 k) m. U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)
    * R& r6 e/ E4 G# N& L/ E0 N. q% Y
    除了水,其他很多东西里面有氢7 Y% ^4 [9 x9 g% J& B0 K$ E
    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

    9 小时前
  • 签到天数: 1813 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 e' s& ~; p3 I; d! t9 o除了水,其他很多东西里面有氢
    * ?% Z! W& l3 B$ d3 ?/ h0 R8 y核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ! ^* ]: ]% Z0 |' A) I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

    9 小时前
  • 签到天数: 1813 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 + D- a, x& {9 x5 ~9 H3 P
    7 ~7 I" q; ^( Z: y+ A
    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 J1 {0 v8 b* T; G' E+ ]# X! b6 Dhttps://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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