爱吱声

标题: 谈谈湿度传感器 [打印本页]
作者: 可梦之    时间: 2020-5-27 23:25
标题: 谈谈湿度传感器
看到捣江湖的帖子。我就在做适度传感器，聊两句。% n) n( y# \# V, E8 l, `+ |  n

0 j4 A% L- r& U) v/ D7 X8 y7 C- h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。6 H1 i* P3 N# o1 Y/ J

5 @6 P: I/ d$ ~+ D+ |% z+ B# ^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。
( G' m, q$ Z( l; O7 W% @! k, W' {& s$ U7 X- B. ]- `9 t! u
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。% j0 |) O  A& y  N" z

" g6 w, g1 f: ^9 E: a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。
% g8 ?/ x, t: {. Z( [
/ }9 Q; K5 Y& J3 V/ W8 }0 O9 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。
) S5 I/ J5 i. M0 ?) o+ n* P0 s
6 J, c5 z6 A! ~# b3 E. o$ ?( A" U  ^7 ]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( o4 d9 ^' `! o
; i+ n0 i/ ^0 j+ A3 T/ Z  J. 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。* X* a1 b( {0 O8 ^
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 00:24
口腔里的操作也受限于湿度。
7 j  z4 c# w. I( a# j& V' [- S. Y! H  p. 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。
# C6 C; p0 B  t0 F+ [& t8 J/ t+ u# {+ g$ U5 E5 {+ C: f: ~# Q+ a' 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。2 I( X0 d1 U) k  y" F! o' Q
3 l2 `; A1 N5 s6 M9 q. p
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。; O% h# A. B% B. W( ?
( R0 E5 ]2 q1 U, a' ?) L# s2 h
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”。. Y! K7 s3 L3 c; e8 C

7 x% `& K* ]/ C* Y$ Y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。  J/ `. |4 A3 ~& P+ ?

  z/ z( C5 g! ~# Z: |, z( D8 b7 a9 H% W$ W+ V. i
作者: 齐若散    时间: 2020-5-28 00:31
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。
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 00:38
本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 00:46 编辑 6 U5 P) c$ t) H" {4 O

6 [- v; l9 C- l请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
7 b" b2 ^( b2 P; _3 {; M5 i# z! _" o) T5 c. I* t. ~1 E+ L% g9 ~* N
看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道？1 A0 [1 v& Z- ~  o) o& j* g
1 ?; W: M$ ?' H* d
https://www.x-mol.com/news/11164
作者: cooker    时间: 2020-5-28 00:41
齐若散 发表于 2020-5-28 00:31
* O* D, G  X. E+ n# U: I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 ...
4 o( O- n2 u/ [) @+ E8 h
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。
作者: 四处乱晃    时间: 2020-5-28 00:58
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。
作者: 可梦之    时间: 2020-5-28 01:08
smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:381 `& S$ _% K% S
请教，荧光在这方面目前有无应用，研究前景如何？
: i/ p1 _# @* o8 k. S7 i; k
+ q" [% _: Q( x4 |看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
! I7 }: c$ ?6 F7 }8 k  u9 ?
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。
作者: 可梦之    时间: 2020-5-28 01:17
齐若散 发表于 2020-5-28 00:31
1 W$ s, p% `# P8 f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 ...

* r" S. j% F; T# ]8 p8 y# n- i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。
作者: 雨楼    时间: 2020-5-28 05:26
土壤那里杂质太多了，不像空气，相对纯净。
( H/ J* k$ y2 o" q: d+ e# k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)。  C" _& Y5 Q7 U8 o

+ d# m( V! W8 W0 ^0 k3 R9 q电阻法应该是快被淘汰的方法了。
作者: 松叶牡丹    时间: 2020-5-28 05:59
本帖最后由 松叶牡丹 于 2020-5-28 06:00 编辑 ; S, m0 y& k7 D. x
smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
6 r, Z, S7 B4 O0 c+ D2 j口腔里的操作也受限于湿度。6 W) w  X, i' n7 D( c& \
) P8 o' f, b# {& o! M' i
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 ...
* o2 x0 \, H6 F
$ y" d  u) f" c0 c; @
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。
! z0 r- [. p) F0 c) L# |3 H- D( \
作者: 数值分析    时间: 2020-5-28 07:35
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）
作者: mezhan    时间: 2020-5-28 07:46
我看 出路是 无土栽培. - B6 j# n, Z1 y& E' D
作者: smileREGENT    时间: 2020-5-28 09:17
本帖最后由 smileREGENT 于 2020-5-28 09:52 编辑
& @# p* o, d" f5 d5 j. L
松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59) f1 n+ C2 T2 o/ z5 J9 K( n5 V
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 ...

: s4 C: M1 d* p* k4 d% p* F. V4 D+ {; G% G/ }8 L, F9 h( v
5 k2 N9 H9 Y5 H7 D& b; L

4 D1 x( @5 }0 I$ ^. B) O7 o5 b$ X4 x$ x! i8 J7 m# r
请看这篇日志：http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
" F9 y7 c! c* O$ V; v+ N5 W9 j! W7 H
作者: pcb    时间: 2020-5-28 09:49
数值分析 发表于 2020-5-28 07:35
2 x& `8 `: |% o: Y( Z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）

1 n/ D+ ?, C/ _/ E1 s* d6 f/ u) w除了水，其他很多东西里面有氢/ e5 m% u% f) J' r3 k2 I0 {
核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱
作者: 数值分析    时间: 2020-5-28 10:03
pcb 发表于 2020-5-28 09:49% \, R0 l/ ?7 w" J9 G5 L
除了水，其他很多东西里面有氢$ L5 t: [3 G; B! N% h
核磁除了氢谱，还可以做很多其他原子的谱 ...
9 U. |5 W! r" l) e7 ?6 W5 k, t+ _
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
作者: 数值分析    时间: 2020-5-28 10:17
本帖最后由 数值分析 于 2020-5-28 10:18 编辑
9 U0 R- n: B& w5 `' |
. o* i! Z0 G: J! U) q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？
5 o) @* R0 _7 {2 y0 T) s# Ohttps://www.iaea.org/sites/defau ... l593_sept2018_0.pdf
作者: 捣江湖    时间: 2020-5-28 10:18
可以考虑 ，化学 ，生物 在湿度影响情况下 转电信号
作者: 随便看看    时间: 2020-5-28 11:11
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。



欢迎光临 爱吱声 (http://aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2