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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。
    8 e* S  a+ C* |
    8 P0 W7 y! D: Z5 }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。: c( W* Z" c; U* G4 Z

    " O* C% A' \5 k  E% V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。
    5 }4 m& J* A4 v# H6 r
    + |! y9 w* j$ y% Y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。- h! S7 v, x1 V- w+ ?) v
    ) g/ {/ Z( c; t* W' B* A& w
    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。. X: \+ p' B* V8 f, M2 ?9 ~
    % b. N+ d$ n, k! X& i) c
    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。5 f8 z9 P, o1 q4 W
    ( T) \$ W2 k( M9 v7 D
    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。$ A' P) |4 J: n" G* r

    3 F8 K, X! j; K% p4 s& d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。2 G  P4 J) x) r: h8 l

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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。; B/ O8 _# c/ O8 a$ H
    9 s: N$ s; Y: i
    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。& O5 i8 M5 y# C2 S: m& [6 T

    ) j6 @0 g% g+ o1 ?0 W, ]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。
    ! F& B" j0 W) Q, _0 {" j  l" X# y7 F" M: J
    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。
    9 e' z, C% d( L8 M  e3 |7 f, D
    ' F$ i  Q5 o8 i0 b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”。
      @# v- W* ~' p1 |/ F% ^& `/ _# n$ y  S  E( m
    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。
    5 J5 w' O$ P* e* l
    ! O9 C. J* r3 _0 z  E/ m2 \: F+ a2 ]3 a: [! t6 }" p6 N

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    涨姿势: 5.0 油菜: 5.0
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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
    郁闷
    14 小时前
  • 签到天数: 3884 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
    % M  ~' w: u! e. l1 K7 u( Z) A; Z% \6 M
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    1 Y1 O! [- y& Q7 U* ]
    # O( p1 y9 p1 W* Y看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    , ~  g2 V" u1 o* l; M2 A, L1 k) _, U
    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 00:313 F. ]7 L0 [1 S
    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 ...
    ; q$ a# T. L( P0 p* J: `  d
    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
  • 签到天数: 2028 天

    [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 00:383 q1 N- _' X6 M$ b$ ]& k2 n, d
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?5 E6 |& d& ~. R3 U3 \' j4 l
    ; b- m  z; b) \7 A  p) o- d) i
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    ( t$ O. t4 U4 e+ N. C6 @6 o
    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
      \* N. H  k( I1 j. p. ~0 b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 ...
    % w/ [8 o" l+ Y# c& Q9 @' {' d; K
    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。$ t4 d# d6 a' F* l
    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)。
    ' @2 c1 k+ ~! O1 O
    5 I- j) b% X7 H, e$ n电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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    油菜: 5.0 给力: 5.0
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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
    2026-7-9 09:29
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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 : Q" N  `- _+ u5 M
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24, C, t5 u% v! J# G# G, _+ C
    口腔里的操作也受限于湿度。& |8 {* ^; |0 T! }$ x! u! a

    1 J# d: `. }0 l- C# Y/ Q; J# 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 ...

    2 E9 T# q! W5 C1 l1 A  \3 G& Z& A
    / u, |! v, P. M: r# I/ 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牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。
    * i# e- @) s1 w$ d: j6 G8 U
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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
    14 小时前
  • 签到天数: 3884 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.
    5 P& P) Z! ?; ?% n
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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 ) N7 a" @7 {! \- Z. O$ T
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:595 I" O- 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 ...

    0 R' @& @. {  s8 e; ]: s1 D* q, G% q4 i6 E4 n9 r! ?& W; s+ o& Z

    1 P  d$ Z  q; N) d# o% R2 V$ r9 w
    2 A7 y9 k) w7 t% H0 i7 W
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430* D( }5 f) N2 L% @% U# b

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  • TA的每日心情
    开心
    4 天前
  • 签到天数: 3496 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
    4 I! p0 I( M' i4 m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)

    1 g# f+ @1 T$ s" Q7 G- m除了水,其他很多东西里面有氢# _. {! Y/ k' I4 b
    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 09:49/ F- a4 W" B4 W# a. X( U# `2 o
    除了水,其他很多东西里面有氢
    7 a+ Z  n5 o, _$ L$ ]核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    & n$ C* M6 p0 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
    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
    + P! q( R0 `% z' k: W" q
    / Z9 m2 a4 M8 C4 Y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?2 o. w: X3 w2 D4 L- X- ^, X0 }
    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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