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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。4 R0 [2 ^/ ~9 T( [* V) i5 \+ B/ v

    ) o5 N% S/ i  q6 w1 l) U, X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 z, g2 }+ s" m% n# I0 L( s* {; `8 @
    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。
    * |, m* l3 ?# o! a1 _, Z& @
    ! H& m  i3 r) x7 {$ |) Z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。
    ) o& _  q9 A# T4 a0 H4 H7 F. c2 ~% J2 m( N
    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。( I7 i: \* o( ?
    ' O) _0 u& ~. t4 E3 s  m. y
    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。
    % V) _* u& F1 `$ n
    2 J/ Z5 u, ^( R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。
    + G. r+ R4 _0 O& }: P" y
    # r6 c" N/ Q% {2 I4 e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。8 C& G) `5 X- I8 m2 A: B

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  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01
  • 签到天数: 310 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。5 Z' \$ n+ a( V2 I
    % @1 X1 C# g# ]3 ?* [8 w8 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,形成微机械固位,这是树脂补牙材料粘接力的主要来源。
    & `, V5 [! m" n, I
    3 s4 `" e6 D7 J+ E" d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。
    - E0 ?" |# w+ |
    " h! l) _# z/ P2 F7 j6 ^4 b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。
    , k. |4 X. v# G' \+ r. V, Y2 U1 _
    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”。% o4 q" }& X4 m; I6 O# S

    # w* @( k8 ~, e! Z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。
    : `' g. P0 @8 a7 K/ z
    % r9 Q5 M0 y, m. d
    * L, N# ^, }- k% Z. Q

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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

    4 小时前
  • 签到天数: 3780 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
    难过
    2025-9-22 19:01
  • 签到天数: 310 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
    1 g# J/ u% Z$ s/ X' g+ R+ L' s& ?
    : P8 O$ M; {+ Z1 G) T# |! e请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?% @3 G1 Q4 g6 N6 U/ I6 `* s
    + O1 y7 n1 e. \( d
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?+ C% _: l. s9 a+ B3 g  {

    ) U+ |8 _' T( Z( g2 Yhttps://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
    9 J8 G  W" y0 j1 a( U+ H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 ...

    $ |& p0 W9 v7 D7 q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
    5 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
  • 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% i4 ]9 M! I0 q0 J) @/ s- E
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?. M/ k! L4 _* a& c! J( F

    : ?  t4 O3 N+ g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& Q, H5 a- i: w$ W2 J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
    7 P3 G5 W% g+ @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 ...

    & `# X( l* H& W& A: n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
  • 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。
    5 S, i5 z& ?+ U* b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 S( Z. F) {9 {" l( c' v8 v
    7 L- ~& }2 I9 s; H# W, f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
    3 小时前
  • 签到天数: 2522 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
    - L5 i7 ~1 v+ K4 W# B3 B3 ~9 U! w
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    8 l& j: f! c" g口腔里的操作也受限于湿度。
    & @7 @6 |  s# m
    % c6 C% A% e; u, e2 r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 ...

    8 [' E: g" V& I- p- k
    , N+ P3 @- `* K, O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( K' w& h8 g
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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
    5 小时前
  • 签到天数: 3779 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.
    ( `- Q: k1 |2 U/ _' E
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  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01
  • 签到天数: 310 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
    1 F- a* Q* |/ _, N: l/ ~
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    2 f' ^1 `: A3 D! 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 ...

    9 s  t5 P* K- X; O6 G- @$ e8 o+ p5 g
    4 T/ c4 W) X. Y' t

    " ^" [4 G; k4 k9 X/ Y- @* X
    1 B5 I5 |8 E" [+ K5 }请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    , W4 _3 t( A4 f3 o

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  • TA的每日心情
    开心
    前天 01:04
  • 签到天数: 3420 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
    # F% B7 I+ E  }( h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)

    $ @# T/ J7 V- a/ \$ m- a9 M5 k除了水,其他很多东西里面有氢9 B4 N3 m# s1 E/ q! x" x! H
    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 09:492 P5 L( x& @/ B* R' w" ~, p# b% b
    除了水,其他很多东西里面有氢! E  i6 x" ?8 {1 Q
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    0 z/ q4 G; o5 |5 p( J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 9 r; I& ^: B3 p. ~; k  k

    % A' X0 t( p& Z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?
    7 u+ I/ S, ?5 I& mhttps://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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