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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。7 j5 p3 G) l) c8 d  L# z
    - n  C* L  v: o* I) ]: @. l; @
    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" ?: g  B5 P* p- S  H+ A$ I9 `

    - \  U/ I. }3 Y. a) U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。
    % v/ q% X1 P- l" }5 U4 P2 J2 B! h
    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。) m& F+ L0 D% a0 Z

    4 ~' Q: B3 Y' e, {/ G- 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。
    7 x) ^& G# C& }" v$ I8 e- \
    6 G& m5 b2 I% i, Q0 P* y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。" Y! d/ Z  z1 `& m0 u! |! b

    ( ?, c; `& o5 p( a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 `7 T, P- F) \  R

    ( l9 j/ x" C4 ]# N, u) \% J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 b, q) X7 \" T( V3 z

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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

    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。  p' u. C# W4 N
    ' M# D0 y% M2 T: 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。( K. a4 o6 x: l: y  c/ }) `
    - b8 C4 T9 w6 ~) d& `, p
    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。3 C9 ^: F. Z5 A% w7 \6 E
      U( F! f6 D, n! T
    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。
    4 a8 G$ w# X7 x6 J+ j2 b0 y
    ) a+ ?) D- i/ \. `. J! [8 b# ~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”。
    + k) ?& ?; c' \3 R  F  P# V6 j
    ! ]) N8 V/ i3 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。
    3 C  E0 b/ G+ a, h- S4 s  r
    6 G& h6 W$ c3 `0 `4 M" u# `' h. @8 t) K0 b2 ]

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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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    开心
    10 小时前
  • 签到天数: 3528 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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  • 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 2 L3 m9 q" K- o7 Y. P

    " r! g6 W3 N; F( g, F2 A请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?( \. g9 w2 }2 w2 s0 ^& A' V
    / ~" E. v* M$ C3 ~
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?/ ?; g; H4 H) {  W. a$ i

    + M  T" \7 K7 X# R1 \# ohttps://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 a& v5 P$ F/ ~& p8 G* h
    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 ...
    , P: M6 d+ l$ b0 N' x' x, X
    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
    奋斗
    昨天 03:29
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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
    & g0 Z+ h2 E! ]1 l) |. q请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?. _% j! @5 \9 U. \) }. L9 t/ A/ k
    . \8 V9 C# p1 b' R$ g0 X0 o" C
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
      d6 A( m/ A( M% D4 C
    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
  • 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
    $ t* S8 g' g- }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 ...
    8 M0 o: p* |5 K3 W: K
    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。7 ^! @! q8 L5 G! ^
    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 K2 c% w5 U& X/ P9 `

    / h& C4 o! Y2 |" t2 B" y% _6 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
    2025-7-13 03:24
  • 签到天数: 2312 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 % p3 x5 T  [# n9 c$ o. r9 O7 K) X# b
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    1 @! V6 D  A" z* H9 g7 a5 {口腔里的操作也受限于湿度。! u/ j, a0 t: L+ R; {

    $ ~+ s9 d% ?5 U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 ...
    ; x8 B! j5 B; W6 y3 b( O/ k1 [

    ) t% m/ n# g) B1 p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。8 _! P+ T5 B9 G
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  • TA的每日心情

    2025-7-18 08:55
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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
    10 小时前
  • 签到天数: 3525 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.
    & H" W2 T+ c9 E) Q( _0 z
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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
    , f( u! }2 h; J% o2 E6 A
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59+ f& z* S! {$ ~5 K8 z6 L6 |' e
    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 ...

    / A  ~- h4 a4 n/ l, P3 e+ ]4 e4 W! }$ d: |4 M7 d: ?& m7 F* }+ @- A  A
      P# J) `# c" a5 z1 H

    3 A$ k( T# V! a1 u) {$ R
    # D$ @1 F1 W$ b4 {% C7 e7 I' H请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    & `# \" k$ e; G4 a' u# Z" g/ N; o

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    松叶牡丹 + 10 谢谢!有你,爱坛更精彩

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  • TA的每日心情
    开心
    昨天 01:04
  • 签到天数: 3185 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
    8 M: h) k! f" |/ i# 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/ D; D* N6 ~/ H- y1 V( i( I除了水,其他很多东西里面有氢* N% a" R' a% \, _9 }; r  I% o2 |
    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

    2025-7-18 08:55
  • 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 E) n4 H3 f/ p' c0 Y
    除了水,其他很多东西里面有氢
    * M8 i* r/ T7 |1 {- R4 P, f核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ! s/ ?: v6 T; e+ x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

    2025-7-18 08:55
  • 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 & |% i; z1 K/ g' _9 m" @) J

    7 v( Z0 y$ R  o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?1 G) ?$ I/ m; L7 g7 e
    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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