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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。
      D% A+ B: Q. K8 W% X/ |% P. Q8 a% @" l% 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。" u- e1 A: J( X* H

    ! _0 O) g% Y: ^4 F( R) v$ Y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。  X* ?+ U3 Z( [

    - Q8 o6 j5 d, I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。8 R( o" N+ P0 C5 m7 F/ S* i  e

    & _" z( o# k5 S) I) X, m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。4 q" l) I7 ?, j, K( F7 x% I

    9 p( R0 I. E: J- ]4 X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。8 \' F8 {0 M9 i7 R: I3 k

    9 D9 l- M( L! s: O" o; @' M8 f6 s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。
    7 v; j; O. Y: {+ t. T" \- }
    & f% Y: I5 e. U8 [2 o' ]& A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。
    5 U; n0 _: v2 y; o! G& x  W+ [. ]# X

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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。
    4 s' L3 u( f% r% M9 Y4 P, m1 N! c8 v+ @" I3 Q2 a3 T
    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。& m3 G) y1 j# T: r: w# u( B% ?' O
    ) e; n  r1 @" Q: 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。9 F; Q3 s. p& A2 z
    9 p1 V: P5 a' s7 a/ j3 x
    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。
    ( d0 G0 P8 N& U7 `$ r2 e
    , m; w( h- D2 J" C( `  k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: P1 F9 j) K; J
    ) V3 b, g9 U1 s* Q2 u3 h/ 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。0 a/ b7 p  v2 F+ {4 N  t
    1 I! I" M: L8 u. Y& `7 B9 t

    ) K1 p. `( i& p, ^; k1 R

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    涨姿势: 5.0 油菜: 5.0
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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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    怒
    20 小时前
  • 签到天数: 3949 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
    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 1 K& l/ O1 v8 j# d; N% d
    : P9 m- b+ H8 `! }# J- p0 _
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    1 H7 ~! u( n: g+ r8 F/ F+ R# `  r$ }6 i5 H2 T# U7 H; Z
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    ; J/ n9 d0 s; G2 M4 y+ E- T$ \* N% T1 u  M- }+ ~" a3 `
    https://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" p' x; J: Y; }) K
    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 ...
    % i- F6 Q7 I2 a' W: C' 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。

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  • TA的每日心情
    奋斗
    3 天前
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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$ G" w: t$ p& T2 J1 s
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    ) k0 [. A* ]+ t2 |+ @" _7 a/ S; H: H3 A& ~; W% U+ K
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    ; y) q' W4 f! q6 p: x) Y
    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
      J! ~8 K" _! x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 ...

    $ ?5 ?( I( g' \  l7 b  g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。
    ! ?& \* p9 {6 x5 {  B1 Z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)。* i8 I) l% _# A7 I1 q

    2 J% x* H  B! ]: r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
    21 小时前
  • 签到天数: 2642 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
    5 R6 F, }4 V9 ^: J
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    2 d- V0 F+ W) b2 I1 P- E# @8 I, o口腔里的操作也受限于湿度。# L# \  e% z, ?# q$ l, a. I2 ~

    3 w1 p* T# v# W0 M- F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 ...

    5 X- m( ?# ~# i% ~% J$ s. `
    ; n' E& A2 Q7 j) @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。
    & T# w$ m- ^6 U: a1 x
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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
    20 小时前
  • 签到天数: 3949 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. ) s9 I/ Q# D/ {1 ]
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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

    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
      U# y, ^2 ?: D  {* J. b
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:593 I/ b. O' H& R) |& j9 g' @
    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 ...
    ; |, V7 h0 [2 t; R( b) k4 W
    * H: i  z# A# w$ g/ {* `

    8 R& P( G% M- z" z. g- D/ M9 A4 N% R& n% w+ T( E/ q* ~

    : X, i2 p9 b, y( ?请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430- |3 f9 v1 \, I0 t0 k8 B) T

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  • TA的每日心情
    开心
    12 小时前
  • 签到天数: 3555 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; t1 ~" S; o0 ?) n. d
    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)

    9 U/ k/ C. W$ V! U除了水,其他很多东西里面有氢
    5 L1 D8 M9 j" Y- D. }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
  • 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 09:491 f) e) y/ X' M; ]" |5 c: _: _
    除了水,其他很多东西里面有氢
    3 b$ n1 X6 C& p" E# t4 T% g- _核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ( G7 X; P' v) h. P8 K" [! |3 f4 q$ s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
    ! R, W; V) y8 X" w1 @* x5 L/ y+ s3 f, G. a/ F! I' [
    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?
    3 ~! u3 {! _; W$ k3 X* Rhttps://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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