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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。- b9 D' z/ i) y. w8 P- T) B

    , K$ G$ T5 R9 m* i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 R9 N. z! ~. j/ Z5 @( K) G5 V9 `

    # D8 _' P: g# f. z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+ M( `: z" I% q& |" V8 c7 r; z9 Y
    2 _8 [% z, D# S& B
    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。! F, X- f- ^4 o6 W$ H, q( z
    $ d2 m% H$ i* U% Y
    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。
    - Q% Q7 K: b1 |  c
    . y2 ~$ E1 M$ I/ v3 G5 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。( {( [$ P) z( u& P

    $ i' f3 p0 C$ }$ E$ x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。) h0 D5 y, v2 `3 I  Q

    / Z* K( ?2 a6 r! ?' s1 A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。
    9 g# }2 K! D$ G5 p4 V, d6 d8 V

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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。; h) w/ }: o) [$ F
    1 t  W* B$ A* d9 G
    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。
    ' x1 \7 v! j; @
    8 ^- j8 T5 F" t) S( G6 E; {8 k  \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。
    % N+ u0 H/ |1 n% [  H& v& `- J
    2 ^: @' m3 F9 ~* Q9 Y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。
    ! g- W  r* l. g  Z6 u
    3 D- F; O+ w" L% F5 J* 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”。
    4 I" t3 G) c+ b  s) _/ `7 e0 d5 h7 p  @+ T! R( B
    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 K- n0 X8 `1 X: L. h3 ]' d( u% {# ~' b5 ]: c

    * V% \3 Y5 }/ E; @2 r

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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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    colin1992 + 10
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  • TA的每日心情
    奋斗
    6 小时前
  • 签到天数: 3598 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
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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 , a) }+ j2 Y8 H0 j- n

    + W- A/ F* |# u0 x1 M, g. q请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    9 k0 G; o7 \) I8 e& _$ Z/ M
    ; D2 i' z5 i, 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?% W- J( `$ |; q8 u, ~0 W
    ! L! H4 k/ S  @) n1 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 00:31
    , U5 U3 g& G& `! i$ K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 ...

    0 g6 H) W, m6 r6 V5 s  R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 01:07
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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 00:389 l  b9 O: t2 h' T1 ]$ c- D
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?$ u9 j6 M+ }4 _# e, I$ E
    5 ^1 {: @- D* o2 r
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
      c0 n: W$ v' B8 B; H/ G
    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) `/ F1 r- U. l
    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 ...
    2 C' k! A( I7 H. j  s, \" y
    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。% f8 l! S7 U* y& X
    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)。" y. N3 I! r, m$ K; ^4 E% a3 d
    # D3 P) Y3 l, m5 G5 M! L( b
    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
    昨天 07:13
  • 签到天数: 2361 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
    , @3 q# P% y% O+ r" E4 o
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    4 I7 s% L7 b9 U& n6 W9 N+ l口腔里的操作也受限于湿度。
    0 T" Z1 A+ N! N, w( W
    3 }) j  g! s* w+ j# }8 Z* G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 ...
    1 G; B' V( _9 s0 b0 V6 {  Z
    ! O3 R# `: \5 a: X8 _3 |
    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。$ o; \3 e9 t9 y: ^9 |  r9 c2 ?) B
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  • TA的每日心情
    开心
    4 小时前
  • 签到天数: 1944 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
    6 小时前
  • 签到天数: 3594 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. 1 C* o( ^, Y% }0 g! r) N1 d  {* u8 a
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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
    4 c4 L  i8 P: F4 W' y6 e
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59: G' h( T" D' L( @, X
    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 ...
    " _8 i% z3 K& S4 O8 F, m4 ~
    7 a# w3 W7 c: O: ]4 w3 w# G

    9 G3 L3 w" R  h/ g
    ( |! P9 @1 J8 ]: X3 L" v- e
    2 C! W& w8 o- m& d6 p& M请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430; O, [/ z( v4 y1 j  J

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  • TA的每日心情
    开心
    5 小时前
  • 签到天数: 3250 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
    7 Z) X& {( K! Z8 J1 _# ?! L3 C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 {6 G$ F1 u, Z# k3 f0 ]除了水,其他很多东西里面有氢& f: _6 C: P0 w( c# R- P( 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
    4 小时前
  • 签到天数: 1944 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, F9 x, w0 q: H3 ]+ V5 e- r* m$ h; [
    除了水,其他很多东西里面有氢
    % {7 {$ s2 {6 p0 z* |7 q7 A+ k. ^; D核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    # {- z" T3 m& h8 w1 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
    4 小时前
  • 签到天数: 1944 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 , C. ~/ t4 F. j, |

    ! T" q' c+ ?: }& X9 [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?; T" c& U2 Y$ f  r# C0 `& d9 M
    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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