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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。
    * r8 n8 @1 U( }  f5 E* I% ~% @0 ~. j
    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。
    : J$ @7 x% @7 A8 t2 K  s& m7 e. {1 ~( s: [) @
    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。
    6 u5 \! s, |9 K3 t$ q8 y9 i. p$ e* z+ A1 w3 [3 s
    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。2 p% b/ s, f( k2 M. W. u- g1 M  v
    8 _, @% H/ j  o: q5 W5 s* R/ |
    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。. R5 {6 e  ^+ q9 F2 ~- h9 M

    + a. b% @. |2 P" K- F( }1 o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 T5 ~" u3 W  @: N7 q' \" U1 e. T8 w) V$ t, n& P4 ]2 q3 ?6 Z! Z
    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。
    ( x3 E4 k. c% g" h7 L( O2 R8 ^/ P6 w  g- Z- o' s. Q: }. G3 ]
    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。, J' o6 Q7 y: J; C8 H$ V3 }* x; d9 X

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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。5 @. x7 x1 o- q5 }* R' M* m: {

    + C2 b5 U% j1 a" O  k4 c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。
    : p1 Y! J/ T5 W; E6 E# r8 L* P. U6 h4 f2 u
    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。5 G' P4 `; G1 v# o
    7 f. n% z& n. d* k3 @
    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。
    . v1 E" R. f+ E+ ~* ~9 B/ s/ [1 Z
    ( ^' x+ U" O. c- ~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”。
    - H1 }+ @+ ?# |2 z: ]2 O
    " s& W0 _, q# |2 o3 Z8 c4 E' N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。4 t  b! b! ^: r' f; ~1 Q7 ^
    & Q! r' t% x8 P" L* p

    9 `8 P& x* G& o5 @

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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
    开心
    7 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 % e3 A$ F, t: s% n$ N( N
    ; Y2 o* u$ ^7 N5 v9 y( a5 M) x& ~" K
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    & a+ [% e! |* P9 q8 W/ ?  }' L- d$ }) \. k) t9 D5 Z% p
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?0 C' n6 d0 ?1 Y* ^$ h  F3 D
    , o8 J4 D, X% j, S! X- S& Q
    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 00:315 [- c  H1 J% 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 ...

    + Y4 [& |0 u; I3 Z+ U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
    慵懒
    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
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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
    + W% F* e% a8 k6 g. n& j' K. z请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    / |7 B; R$ k% y' L/ d: X8 B
    & K3 c6 u9 k# X看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    / D& S$ K( {+ @: K$ @# V  a3 K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# R2 E" D& q7 q2 Q4 F2 E/ M
    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 ...
    ! ^, E/ M* [+ E" {
    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。( R  P0 O  ?0 i4 D
    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)。
    : K8 g. u5 [' e4 b3 F' V) N1 h$ O& F- }9 c! G9 E( ^- B( F8 J
    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
    昨天 01:34
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    [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 4 ~5 ]9 f7 y( ^' r1 d$ R8 a; o0 A
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24" ], W! h3 H' r1 n
    口腔里的操作也受限于湿度。
    / H& Q* X8 O. h: h7 |0 {9 F4 M' E
    : _4 L7 X6 P1 M$ K3 [+ y! C3 d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 ...
    " S" O) H. U# [& o6 Y" B+ V4 O
    # _1 ?4 n/ x2 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牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。* p5 K; ~; E, H/ l
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  • TA的每日心情
    开心
    昨天 23:46
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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: 3564 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.
    ; {) a4 q1 T' y8 \: q" N# D: h% u- S
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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 ' H6 R& z. _4 Z+ `1 `) b# f
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    " [+ y& @( Q0 C9 R7 o# `9 r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 ...

    : p) M- o1 j, ]2 D9 E$ o' p/ z. l) q' Y  l8 C
    4 P5 t' k  Q: I9 X

    $ s: V$ }1 o' T9 k7 H2 n
    & a. t3 s6 w" {" b/ i0 d- g5 a+ \请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    " E% D4 X% g% L5 _7 d; u

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  • TA的每日心情
    开心
    3 小时前
  • 签到天数: 3220 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
    ; Z6 k$ s" G8 z( w% M* V% A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)
    & M3 {7 i  [5 E
    除了水,其他很多东西里面有氢
    0 F: x3 I% }' G5 J* o# _7 F. ^: }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
    昨天 23:46
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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 09:490 Z* F3 C# Z* _: I: z8 a
    除了水,其他很多东西里面有氢2 k% L7 ?! n. Z1 ^  @
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    2 r0 S8 `+ _% u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
    昨天 23:46
  • 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  ?" s9 q4 b: R# F
    6 Y& f+ ?; W+ E+ |/ y# n; q" N
    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?
    + f; I. i' {  j" X' Qhttps://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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