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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。
    0 W* C9 k0 Y2 Z3 }6 b3 V3 z. o$ u. E) 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。
      b  s9 g& y2 B7 P5 B% I* [2 {: A' Q9 V$ X
    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。
    ; R& T9 O$ J# Y$ [; w) d
    8 e) Z: P4 {" x, X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。2 ^$ b2 c* ]. [8 Y. ?. S; j
    # T# h9 v& q/ r/ b: m& h5 f
    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。
      A0 W4 ?9 z* l! w! A1 d5 A  {
    7 {& N! N! b$ A+ I3 o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。
    : D2 ?' M; k* V1 y6 D. r3 Y8 K& ?( @. K) U! F6 ?
    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。
    ( G9 P% K$ g9 t3 p0 z7 d$ c3 R+ |, `" p0 W) M* R7 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。1 X' w6 \8 [) c( ~5 v: G* s

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
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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。  g' u  @3 Z3 U/ Y  w+ ^/ p
    ! @* B) w. y7 C3 y0 `
    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。
      @% c) S1 |, S; R
    8 `0 h! L* e4 \( c" o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。
    * f% c# Q$ d' d4 ]0 c; D/ M' Y8 N. V
    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。: A; f1 D5 j2 o# V- ?
    ) X9 t2 h7 j) |* G/ i+ J& c8 N
    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”。7 G; f8 i6 {' [, n& @4 U0 W

    . S& A  K( e) o0 {1 a$ J8 s& x; {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。
    ; C9 Z0 K% ~1 c7 B2 u% K0 R
    7 l6 i# Z& m4 T6 {) p) R! d% j' k, G. B2 f0 K' Y2 Q% P8 U

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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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    开心
    6 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
    奋斗
    2025-5-3 21:39
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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
    ; G/ M2 v5 h# _! `" z
    , \6 M2 b3 H4 ^$ G9 p请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?' b3 ?* K9 u8 |' [% W6 z! }

    1 C" P9 f7 `: g0 v: S0 K6 }看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    " E6 A% ^2 X5 O8 ?2 j
    + F6 `# ~& Z" U6 `- Yhttps://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( D% y- V; s) E. B  q3 F7 A
    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 ...

    * q( r; y2 z/ M: n7 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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  • TA的每日心情
    慵懒
    前天 00:56
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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
  • 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
    ) i( y  T7 K* P$ @请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?7 l- ?8 L4 J. E$ G$ Q
    5 N+ b3 D. r4 f4 d
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

      Z1 b" j+ f+ @3 l3 n& a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
    . x. o, o0 Y' Y# F9 i  h' u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 ...

    $ L/ O1 H4 W, |4 o, s2 \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
  • 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。/ J1 H: i+ `/ c8 g* d4 Z2 @
    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)。
    * D2 d3 u  g4 U( ^/ Q1 I) \$ p# u7 P, J- v& s( k
    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
    2025-7-13 03:24
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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 ; \& F6 Y' y, Y" c: w. e
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24; J3 R* k# U$ W* R! o
    口腔里的操作也受限于湿度。+ R; G: ~- b& d& R$ A4 t, p5 ^3 T
    8 C5 G5 }8 v3 `( U( h* j: t1 |
    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 ...

    & r# ?; P' p9 @. S
    4 k8 v* C2 a2 J& 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。
    - q( n* f7 r1 h
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  • TA的每日心情

    6 天前
  • 签到天数: 1934 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
    6 小时前
  • 签到天数: 3522 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.
    ) N' U9 L7 R( I
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
  • 签到天数: 309 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
    + k- o: u& Z0 Y/ K  T' I5 o- k5 j
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59) I- K* i- z+ l) O- k; v: 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 h! s5 }/ o8 W- W6 J' Q
    $ {+ N: E- ^0 ]( |: ]0 s% T* L* D5 ^% p0 x" `# _
    + J7 H" @7 y( Y' l- J2 k- g
    : V& I8 g& q* T
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=864304 r: a6 g& s3 j  A, M- \

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  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 3183 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 I7 n  ?* D/ }: x. m
    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)

    6 ~( O: ^' E" K0 ~8 o除了水,其他很多东西里面有氢# S( Z" a6 E9 e0 I* J4 n- r2 G0 R
    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

    6 天前
  • 签到天数: 1934 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 09:497 K0 O8 A* i1 L1 F* U! D9 Q' B
    除了水,其他很多东西里面有氢
    ; d- N% i5 U( U" O) \/ \$ n核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    $ W0 S1 Q+ s: ]8 H( O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

    6 天前
  • 签到天数: 1934 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 ) u3 J: Z) Y+ @7 J* [% d9 C

    " ]) ?$ N7 P! l! r: g( P; y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?) N$ l1 X1 Y* R+ {4 O& |4 j
    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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