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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$ v; v+ G; K* F6 h$ k2 g/ e
    ( [$ r9 U) S' p' i# }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。
    . k9 K* [9 ^' B6 n+ u
    , U) G! `3 X+ 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。% i* F- W" l0 A- X
    * M! s  m4 L8 O2 N+ y
    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 R$ \8 u" j, c: ?: N' k( }# l. x
    ; _' @' Q9 L" t8 e
    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。
    " v9 R; z3 M  V5 t! Z- S( R1 E. R0 ^( K+ I( M
    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。
    7 B6 E2 Y/ h$ H; y$ t: O! J8 {3 i
    # s8 A9 N5 @, S, P1 A4 s6 @: j+ u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。
    & ~+ `) M! O- w0 E6 d) E5 X. x4 X/ k$ B' G; C. a) G
    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。
    + S" j% i. r/ ^3 d

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  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23
  • 签到天数: 311 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。
    * Z, \! ]. d2 w
    3 e. @9 u+ P/ p9 _$ p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。! p- _: W9 s' u- Y, p
    - |- u; w0 k: }  ?0 G
    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。6 f' @7 g, c6 M- T1 F( c

    6 c% K/ w6 p/ o: F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 f1 @) D+ q( M: s9 L5 ?9 j5 e7 h
    - Q7 G( \, I4 ?" ?1 N  o3 x7 J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”。
    : _; j% r# b# Y, B& N1 Q2 y/ G- v: u5 B3 e
    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。
    " w) p% x$ O' `" o
    0 l. l: h. [2 k/ V
    , h( D4 N) h: v: s4 Y) k- @4 F& y

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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
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      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2 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
    开心
    2026-4-19 23:23
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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
    3 X) E; \, ~2 u+ g& y) |# @6 U8 X- S7 A9 t0 g. V
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?- {$ ?) ~# g4 Z% l- w5 E' E
    # B, v: c7 H  ~
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?7 a# G3 f' R: D* j& `8 o4 ]

    , J$ W  ]- k' G/ Ehttps://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% S$ ?5 S+ 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 ...

    * w, J# c& D; N; R( x8 d8 J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
    开心
    昨天 06:52
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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
    7 ?. l) I( m7 l; Y+ n8 r5 `& ]请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    3 C/ @1 s: O, a+ N' j  ]% L2 M
    4 |% C( i2 P* e1 E  X8 q1 I+ s- L看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    ' t6 q' P/ z- N# v9 u* ]. v
    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, w$ L  t  |# V/ q, p0 _& V
    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 ...

    " _1 h3 b/ G0 ?6 }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。& g+ B, p! o* d0 }) c; P
    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)。
    7 ~7 E7 m2 F) g  i$ j; B" o5 J+ g- M& E: m1 o- L, \
    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
    昨天 00:21
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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
    ! h3 Z  d+ e3 S" q/ k
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    1 ^0 q( p/ S) X0 r4 H3 M5 Q口腔里的操作也受限于湿度。
    , @9 y6 |  x5 T/ S: l" q) V4 L1 B" Q' {. A# @
    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 ...

    % C9 R; u6 R, d: U. T0 I
    $ I7 z$ N, P( L. i) t3 i$ H+ k1 U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( V: F* w; p
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  • 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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  • TA的每日心情
    慵懒
    2 小时前
  • 签到天数: 3860 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.
    2 T) i4 t% C2 |) R' J4 v: x: c# q6 H
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  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23
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    [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 . ]& o7 j" R8 [8 z5 R# B4 B1 ]
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:597 Y% s* j/ J2 D6 r
    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 ...

    * s) H. Z% I4 d6 I$ z3 H3 k! J0 r! H4 K  I
    & K1 f5 A7 D7 D) [: d# d0 f* r
    9 v  z3 f2 L8 I6 A% [7 [
    0 o" D1 d& S5 K! c  v( K5 M
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    2 ~0 f& K$ S2 r1 I

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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
    前天 20:26
  • 签到天数: 3485 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& ]% ~$ O* ~# o" o/ ~5 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)

    + ]# N- P# d% _. v' y( @  Z3 a3 i除了水,其他很多东西里面有氢% c6 q. r; n- M3 F, w5 P
    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
    开心
    2026-2-7 02:13
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    [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
    ( C& J" H4 v# u除了水,其他很多东西里面有氢
    % u+ u0 ~" m4 Z: q核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    5 J2 ^. o+ x( k) P* @  N5 \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
    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
    3 v: }! G+ M/ p; x" Z4 V
      f% }; H7 R: B2 i: c: J  W0 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?( s. U1 H+ P& H
    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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