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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。
    3 i3 Y7 u2 s8 i' B: o9 N7 r4 C
    7 X  N+ `7 N4 X- g( h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。
    , ~$ t# u7 W. ~! o9 l  H$ R1 u( Q; G3 G; A/ R
    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。
    0 b0 W1 e  t* u7 {1 \
    : {3 h; C0 X3 m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。
    4 g& R  M$ S* Z/ ]( Z, `
    8 A: @. V; J0 i4 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。
    1 q4 \! Y4 J) s+ K; {' M
    0 g0 |8 r( A8 j! Y. u  V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。  A0 p' d/ _2 C  r$ q- m

    ! @$ y4 \8 j" u" B0 Q6 ~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。
    7 e3 }0 D- W$ Y7 k0 c: m: {/ N& Y% k
    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。
    " R1 k5 ^3 M  W" S

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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

    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。
    & w: N$ x6 O" r/ F
    ! _1 }1 J3 ^4 {1 q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。* \: s' y5 n' z: i3 u$ s( D
    . l; A8 P+ _+ `  n
    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 V3 q+ d- o6 B; e
    + d- G9 K3 p% {9 E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。
    4 O$ U7 b% G% j
    , o, i5 v8 n+ ?9 U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”。
    $ O- s! `; J3 _( }: n$ z8 N! ]0 W1 ^$ A0 C0 o1 a2 c3 n! F2 K3 f
    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。7 r$ C% R$ n  b) P4 I

    ' F% I0 V1 B  }8 X
    4 ]! H. Y+ i1 |" T$ H

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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
    郁闷
    14 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
    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
    8 A8 N& E' K- r2 o7 V* _- U7 V, `" _' Z4 l# z$ S- G
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?# S) b* {3 q; Y% e- c, M
    . x5 h$ |6 R  j" w: w
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    & H2 h5 F5 B1 l/ N  b& E' L5 r3 N' ^8 v$ T+ O; B/ y0 x, G
    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$ u; X; D6 [) 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 ...
    0 ~- U# P+ s4 {. X: {$ M
    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
    ; R! l* T  [4 w% K, B请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    # q1 I2 N+ H( H' X( n  B- `; p6 h5 W! Q5 J3 C& |4 o( y7 w5 ?
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    & ]* D2 k* ]8 z! x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: x1 r  G: x; o& y: \0 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 ...
      \1 N5 C  J) Z  `. d+ X
    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。- x3 q* F' l% O1 g  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)。7 ]; Z# I- @$ V8 [( D0 j" f1 k

    % {, j" \; t6 R: y3 i, n' 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
    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 0 z3 N/ G. Y7 ]
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    $ \) v4 l1 O! O) s/ w' l3 J, r1 }# z口腔里的操作也受限于湿度。
    & i4 [6 v; \# v) B: s; g% b5 }7 [/ I6 Q
    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 l0 Q) G) Y4 D1 H$ J7 ]
    ' d( b+ o4 \% z2 @
    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。1 Q; H$ E* r$ P, H. D6 y$ ~3 R
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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
    15 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.
    & n5 t7 Y" E$ |
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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

    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 ) i; \) B  C" `  O5 o8 f( t
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    9 \: F( e' ~  L! 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 ...
    / V/ r. G+ c+ b; m
    4 W2 n; @# n- x" {
    " a8 z' q" n% {( `
    9 I8 Y7 U6 h6 W5 r, v% ]- w
    % U5 N4 U! z& X$ z5 b7 h, I
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    3 h( j; h  [( S1 H8 \- C3 r

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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
    2 B: _+ H* {( i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)
    3 |2 I* o+ a8 u, U( r5 P: p
    除了水,其他很多东西里面有氢3 q) W& o9 A+ R. Z
    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 09:49$ ]* \* K2 I* h" G/ [1 u
    除了水,其他很多东西里面有氢, t- w+ K$ k1 O9 F1 W" Y1 ?
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    : p2 c# ?) U7 n8 y: I3 P: m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
    " [. i* w- G1 l+ ^: y
    % V0 M! \$ K& L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?/ M+ `! B  b$ z
    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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