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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。( O2 Z4 U) U9 }  |3 C. L5 A

    # \% X8 M7 n! B+ W* C1 R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。2 q, G, ^- v6 Q! B7 Q; w

    $ f" W3 T  Q8 v) W7 y; z' S: w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。
    8 j( n% |5 r' m4 ~- A( K! z/ H8 ?# z: q9 }/ d
    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。
    : l" ^8 A$ G# a+ [1 @9 o" U$ t0 ^2 V8 B# |) H$ k
    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。
    % Z1 O: \5 ^; {5 C2 m2 D* Z8 [7 V2 D9 [+ W8 ?* e$ S% S, [% ~( [
    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。( U& b' [7 {1 S

    8 t! x% i% _" 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。
    3 R# M* G9 Q1 Q, a' u2 W  d
    / u$ `8 H8 P$ A( C; Y8 D( W8 c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。
    4 O& J7 S+ z2 s8 h$ d  j

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    smileREGENT
  • 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。
    ; f7 h! ~* ^7 a4 T5 o8 p! p# Y# I
    1 U; q) E6 c& s/ L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。, s. k- `) Q5 t" T+ p$ k/ l
    ; `, Z. M: r& P. 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。3 I$ x4 Y3 ~* ~/ `

    . o  z8 w& t' S- k+ H1 M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。
    " x) \. Z& L. ?( R7 c$ K! V% x1 {) H8 r1 e% }) B5 a. G/ Z
    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”。
    / M  G) z) e- T" I# q' I9 \7 @3 F7 _& ]5 p. \9 B
    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。  _  n4 D" M  f+ ?

    / u1 i) N+ {" r
    9 k8 U% M2 n- s7 p

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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
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      发表于 2020-5-28 00:49

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    齐若散
  • TA的每日心情
    擦汗
    22 小时前

    • 签到天数: 3819 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
    开心
    2026-4-19 23:23

    • 签到天数: 311 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
    - Q* u2 c3 Q$ C2 y& Y! J4 m# @1 M, x3 P; S
    请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？" D1 _4 U' a4 y! c& x

    . H  q3 o% a3 ]# `' [* e9 Z  w6 v看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？
    + t* _2 @- v( I" m; k0 m+ Z6 S" N: `) b. N: ^& Z2 \* ?
    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
    ( w$ Q0 l: [1 Q# Q! W' O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 [& ?3 q" U* |! [$ V2 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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    四处乱晃
  • TA的每日心情
    擦汗
    4 天前

    • 签到天数: 2012 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
    ) `" x% U% {& Q( h: g3 N( |( E. b请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
    9 M7 Q, T; H3 j9 W  V" `6 l& Q) e% p0 r7 q
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    + O# J# H/ F0 H0 e# p/ ]
    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 00:31
    1 ]9 X! @1 U, t3 O* 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 ...

    * n8 M6 \3 S7 @# H, n! `- \* L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。
    % v  `8 {5 S# F+ k7 R+ b& m! 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)。
    * L5 e# O, G8 _) {. `* R5 x8 b/ X0 i$ M+ W2 n# w
    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
    20 小时前

    • 签到天数: 2558 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 7 `6 ~% z; @$ V% K# h4 d. O4 k
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    . A* R; c8 U1 U1 n- h7 b8 s" C: ~口腔里的操作也受限于湿度。
    - a# q0 Y3 @, x) t3 k  k
    5 j/ a; a* z, [9 v( o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 ...
    , O" J* @6 r! n6 u4 z, Z+ |
    1 j" @& B- ]. X# [' }7 L7 l
    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。
    5 s7 R6 a3 }" O7 f) U7 D
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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

    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
    22 小时前

    • 签到天数: 3818 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.
    3 A7 V! L4 X. S. v" J! A
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    smileREGENT
  • TA的每日心情
    开心
    2026-4-19 23:23

    • 签到天数: 311 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
    + |. I$ M" @# V! b5 W
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    4 |; C2 A+ t9 Q4 u  q: {4 \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 ...

    ' q3 F- w' V* i- z( Y) w
    ! O7 R+ [% n# e7 A6 R
    " X; `% A3 T% C0 N4 d; k1 [9 i, E* v. a. A0 o/ A
    7 ]+ h6 A- [1 {( G9 d3 s% l
    请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430+ O/ X" t. v' |) y. _) q" H

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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
    22 小时前

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    [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- I  W4 }1 N/ _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）

    , K; A" i7 S! s0 x. ~除了水，其他很多东西里面有氢
    1 L3 ]! @+ g3 e& V# @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
    / j: h# G; g+ O1 R除了水，其他很多东西里面有氢
    2 j' j& |* n/ P' U9 t7 J核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...
    0 t8 y( h' i' a( `
    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
    / ~, R6 I6 b) [# ?+ U0 l% b; y/ a: |, i' G
    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？
    ; W2 x) u# O: Ghttps://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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