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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。$ }- W* u7 F8 |# j" `% m# ^
    ! I' H, T$ A' ]4 T' b$ }" U
    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。
    & F" o, P( c4 j' i6 G4 A
    8 g8 h0 H# {, G" A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。; O' X3 e- ~- h% ^3 b
    7 t% K' P% _9 ?# E: e1 o; H* Q
    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- {" F+ @. T, t

    , E, E1 g- J5 ^7 \! }% ^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。
    # ~+ e; n2 i9 [4 t& u3 V/ i# [9 F/ e* p* M; g; c. 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。
    * _" h, k; _) u! K, y7 E+ m8 H
    ( X: i$ C8 L. T, u0 L* R4 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。$ K. F4 ~; u7 e: T- V
    5 a5 |5 O) b9 j
    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。
    ) Z" m' _$ g8 N+ e: L

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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

    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。
    " A8 W5 F! H$ Y) O; I  ^  v' q8 r4 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,形成微机械固位,这是树脂补牙材料粘接力的主要来源。
    0 n  _2 i* D& N0 D) x+ h$ J. m1 \+ x% v' a3 i5 U4 k2 v' K8 L
    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。" g, E7 x( e: ?7 z$ T  g

    ' y' z) |( H% Y3 W0 {! M9 C& j. 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。
    2 d. F  w0 L  g
    0 u$ q% X) O/ n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”。
    : L/ Q* h9 }, b5 ~- U
    - B- V% t& x1 {/ o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。+ p$ S6 P/ t- j, g& k$ `% v  `

    ' z0 Y& N) t! A" [' h, N" X4 G2 h1 s: U% }

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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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    擦汗
    15 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
  • 签到天数: 309 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
    6 C/ r/ @* C- S3 Y4 M2 R. q2 }( t! E0 a0 X; x
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?+ f6 e- b% w% g! h* I
    : W) [. B* S8 P( 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?) N$ ^& t+ I( k: K6 q% r/ p
    8 E0 O) H0 u/ q0 A
    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& |; k2 G+ @6 j9 a7 ^+ [6 S) E
    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 ...

    % v7 r! }/ M3 |6 o! y6 ]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
    昨天 03:49
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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 00:386 a! T) G: }9 C6 K
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?) x* }( k3 c$ f( h3 F
    6 i* D! d0 G  T9 a* A
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    # J5 d& e" `5 o6 L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, z! R% @  v/ h; l8 d8 n
    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 ...

    * o' ~/ L- z& H2 P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。
    ' |! m- D; [, M! t7 Y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)。
    0 b- `) w4 d: U0 U- \8 k/ D2 J5 ]- ~- j, ]7 o* j; c
    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
    10 小时前
  • 签到天数: 2339 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 6 i3 H. ]6 X0 O1 H2 {7 z8 r
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    ! i7 k8 ?+ O( X  c, L9 @口腔里的操作也受限于湿度。
    + c5 q) o5 v9 n5 Y; l. D2 ~# {+ L5 e- G; W7 `( A
    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 ...
    6 u9 l2 C+ C4 M9 r: E/ c  z0 I, N7 G6 {
    . q& I% z+ \' E$ 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。
    7 e# b, G$ f- P9 v7 ]$ K
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  • TA的每日心情
    开心
    4 天前
  • 签到天数: 1937 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
    15 小时前
  • 签到天数: 3566 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.
    # m7 V, O! w- k- M! 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
    " v2 T7 U' k7 c, R/ o2 v: L
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    % B4 @; \5 e3 {  Q2 T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 ...

    2 p. Z- s9 S  u6 T6 f6 y& E9 q& h- A! v8 S$ M
    6 ~/ J6 @4 l0 Q5 W% P9 I! H
    8 u9 @* j7 H( W4 A. X, C& L% a. D

    ; `' n3 e1 p, i& [0 r$ F  }6 M, }请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    2 R* f  b4 @# S5 u! B

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  • TA的每日心情
    开心
    12 小时前
  • 签到天数: 3223 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; g+ M; z4 T4 \& C( Y3 _5 q
    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)

    ! W6 a2 E) h. I: \1 Q除了水,其他很多东西里面有氢
    3 Q: ^  g8 e( X8 D5 n; C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
    4 天前
  • 签到天数: 1937 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( e2 q3 N$ j: p3 z
    除了水,其他很多东西里面有氢
    * k3 H" y$ g6 o' p" }- L. {; O; Z核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ' U) V% {- x4 }' C& k  y8 c, D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
    4 天前
  • 签到天数: 1937 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
    : B& p, b* K0 y. j  g* m( h  Z8 O; l9 _, `
    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?
    - N9 x- Y' o6 chttps://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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