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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  w: m( i8 w* A; _

    6 c; b' z5 e9 M) H0 C' E% Y$ d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。! M; x& {7 T+ O' s
    " E6 A3 M2 l% \% b6 t
    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。0 J# L. Z2 d* ^
    9 O+ g/ N) W3 l( r& @* `+ 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。
    4 s# V3 _; z9 O" f. b8 T: ~
    " |; F6 ~1 z5 j7 p% o, W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。3 {  N1 R2 `5 c7 \$ [2 F( g4 J- o
    - E& `# J" F. f2 Y3 O& @: D
    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。- P# g2 Y# @% H5 U; y

    / p! h& L) \: o& x1 @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 g- o1 W* d: p1 Q- g4 S9 I5 Y5 D7 L; C9 }5 A0 \* v
    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。9 l/ [7 j8 l& `5 Z" A+ k/ t8 e3 H) a; ?

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    smileREGENT
  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01

    • 签到天数: 310 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。6 a* M3 V' g* U2 |/ o  O6 I
    3 }4 Y/ @  J2 s- l  }. ~# d5 C
    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。
    # v% h: E8 |# z+ K( _/ L1 ^' A1 j/ [9 r& R. v) ?
    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。
    ' l8 W* Q; |4 n7 v
    " |- W. s" d+ E( Y; J2 Z( O- [( x  n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 S4 H# ~4 o( }; Z5 j) V4 B( K' e# S5 X5 j0 h7 ~$ B7 j; W
    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”。
    ) ]* X: m& C" s
    ( ]  O+ e  p5 s' B3 L( S5 [9 W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。
    0 M: b. F- Z/ [' q9 C; R& K! B$ ]- Z: d1 Y
    ' z; q. S* m' b# Y* }  T+ D) x; J

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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
    涨姿势: 5
      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
    怒
    10 小时前

    • 签到天数: 3735 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
    难过
    2025-9-22 19:01

    • 签到天数: 310 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
    ' ?7 `, z/ ]3 g8 Y$ L# v0 b3 `: P* r/ `$ Y: v$ a- `
    请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？7 @/ M0 K% ?1 r

    % W3 ~( V4 B4 s4 H' d6 z% E看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？
    * [0 P! ^% V6 R* l0 t# b2 p2 y/ G: _0 i: V! {
    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+ i( T* K+ K& Q; y% ~3 ~( w
    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 ...

    ( {, g/ Z5 X2 e( b) q9 M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
    奋斗
    2025-12-24 06:16

    • 签到天数: 1995 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
    4 U9 ~5 k7 f  Z+ d" T$ ?7 F* e请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
    # s& O; Z3 G1 z0 x$ t& a
    1 ]0 @) D; G6 Y7 V$ U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 K9 a9 @& x3 W, H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 00:311 S% M3 [8 o. e  y) z0 }
    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 ...

    + c7 V( M* I3 Q( j& u$ O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。- u4 a( L3 `: ~) `. V
    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)。
    3 w2 D5 c4 ?+ b+ h- u* ~- @! h4 S: ^2 a2 E3 j0 f8 W. o
    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
    昨天 02:45

    • 签到天数: 2477 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 0 W4 ^( h7 \* g8 H& F/ H0 h# M- c
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24. ~( z  B" R) ~1 `, q: K- c
    口腔里的操作也受限于湿度。% ^$ K; p' z$ T: }
    # r: f4 k- A& W: \" E* n
    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 ...

    . F9 B% O& m; W5 ]& E* l/ \
    $ S5 b/ Q3 d# Y7 ]+ u9 W4 N$ R* w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。
    1 a& x) r0 P3 l) N2 M7 m
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2026-2-7 02:13

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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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    mezhan
  • TA的每日心情
    慵懒
    9 小时前

    • 签到天数: 3732 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. 4 F. W0 ~- ?  O4 C$ Y- T
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    smileREGENT
  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01

    • 签到天数: 310 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" t, G9 q% s! o
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    : i5 c8 U8 m; |: P1 T( A/ o9 {# c( m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 ...

    , v; q" N! {  \, B4 v  S. D& g. O3 g( q2 g! L6 d

    - t7 K6 r" C5 X; V& O1 c9 Y
    - ~  \' T: n, ]6 Y
    & r  y) `: e3 ~' X) W4 s请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    ' e% j8 O1 M, u% [' u1 x

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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
    10 小时前

    • 签到天数: 3377 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
    6 J. `/ _5 V1 d) J& 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）

    ) D2 J# x/ M7 M: p, ^除了水，其他很多东西里面有氢: `7 Q" @% K+ G, Z9 ]* u% N3 W' n$ S
    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; |, f: g5 L5 g4 ~# E
    除了水，其他很多东西里面有氢
    ' I( S9 O2 D2 e' v0 H, a核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...
    7 g* B: D6 p/ b1 J& _
    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 ) c) j1 e( K( I, c2 u
    : s5 B8 F7 W) X2 i$ Y1 j
    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？' D, K9 E; g* z3 |* |
    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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