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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。
    5 `& k" ^, _% }) E3 }' A/ b3 F' b8 G( [
    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。* O9 D8 v) n$ [& A5 y2 ^
    ! G* R% U+ r+ W3 h
    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。+ }' X3 C7 j( [/ o4 u1 {
    * `/ d7 M' j- b; t% Z) s/ K, o0 t5 f
    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。! N, P8 g, v( _# ~& s6 i9 s6 }
    * B1 ]; }* Z- F% V" n( U% k6 m/ o
    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。. u# {+ m" b: o& t; ]1 H' q  B

    # u- @, R( e  g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。4 M0 M* N3 E; z5 H! R

    / H# R& f& S  y1 E( G% n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。
    . }) h. N' M4 k3 E8 v
    + l4 t! p0 K2 o! i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。& h1 p3 u. Q0 O' L

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
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    [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。; ~% }: s0 L) t' @) ~+ X

    & `5 `" s7 u% U* R  ]$ j# c: q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。
    ( y( [- p* n; Y7 H7 m& T: a
    ' i- M: X# a( K' v  O0 z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 E" Q. F  f2 t4 u+ m4 w0 o/ [: B7 R7 N; H
    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。# m  {' L0 v0 F$ j) I4 m
    + d6 r9 r& H" z+ O* q, U& _
    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”。' D- A- Z3 D. p( ]! `5 H+ n

    ' g: w- E- y" r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。8 d% |& \. Z/ q
    ; G3 b3 ]. Q' o2 N# V

    - K  q6 B2 R+ ?) x4 y

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    给力: 5 涨姿势: 5
      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
    开心
    17 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
    奋斗
    2025-5-3 21:39
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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
    - C2 {6 |1 Y3 H& J
    * J: j4 Y6 {: b9 M0 J: M. _请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    9 F4 d# z4 H3 y% A6 F) V9 J
    8 [* `# x" H5 F4 o8 j" \# i6 [3 F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 b2 k7 P9 r8 h! @, Z4 V

    ! w- ^+ u3 z8 m* o3 m& c5 \8 Chttps://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
    : U8 j4 @; v5 v" Y+ 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 ...
    : _; e5 u8 ], n- O* h( 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
    擦汗
    2025-5-1 03:57
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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
    % [: n0 \/ t% B6 W' T4 X5 C请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    1 }' V: l- {' x( R9 N1 @* \0 J7 `: D' 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 ...

    ' ^) n: e( L- E- I! i( C& b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
      m9 W' s' {7 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 ...
    ( G7 u, V: Y$ Z$ \) ~3 A
    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。
    . x7 S  V! H6 L1 s' F4 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)。
    % ~; e8 K( M& H$ t; V3 y, x  b* }8 ]2 t& ]/ v, e& r
    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
    15 小时前
  • 签到天数: 2272 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 , l' V! k) x. P% N+ v+ o1 d
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    % ?$ J4 i; n- L0 u5 Y; B口腔里的操作也受限于湿度。
    9 _2 m- E: S, \+ T) Z# q3 k7 y& V' ^' y
    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 ...

    2 d' l, ^3 s4 N' X, L
    . I' G  {, E# @" y, a4 Z% M3 {+ t0 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牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。4 ]" h3 f7 Z& a7 |6 N! z
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  • TA的每日心情
    开心
    17 小时前
  • 签到天数: 1894 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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  • TA的每日心情
    慵懒
    17 小时前
  • 签到天数: 3461 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. ; `; T  \0 y: G- g% z# \2 Q
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-5-3 21:39
  • 签到天数: 309 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 ; H+ ]9 p7 a3 s3 F! D1 J
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:590 e; ^8 |/ l! o5 a
    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 ...

    + O0 Z! H8 F( @  `9 c$ L- `+ e1 B  s4 j, k! I8 u% `" W+ q7 t

    ! N6 U* s$ C) j- d7 C' K) ]' \6 Y9 |4 [  m6 Y0 z. g9 b& k

    8 e0 w9 r) y$ L0 V, T2 I5 L& q4 k; _请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    5 m/ N& }0 W7 i4 P; N6 {

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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
    17 小时前
  • 签到天数: 3131 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 07:352 V$ K, Q3 A0 s5 E3 X) P  f
    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)
    & w' o/ X! \: l3 j: h% X
    除了水,其他很多东西里面有氢) }6 Z$ |" A4 g7 @" h3 o; w
    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
    17 小时前
  • 签到天数: 1894 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
    ) s3 o' c5 t, w除了水,其他很多东西里面有氢
    . k, L5 s) T7 g. {+ y+ p! [" Q! H# q核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    % o4 ^: v7 V* U( Q- _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
    17 小时前
  • 签到天数: 1894 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 * |' ^" D! s9 b( r
    . e1 c: V" Y: e; g4 K/ x
    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?4 Y4 r. f5 v1 i8 |7 V) O/ i2 U  J- F
    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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