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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。% q: f2 z) {3 H. Y

    8 A, W# @, ~' S0 z4 r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。' c4 B2 W. x% Z, G
    5 C, Z# u( t6 Y/ ^6 w( [# n3 j% p$ H9 Z- k
    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 J& I$ j$ H* s3 P* @
    2 S4 c& l7 ?7 _$ Q, N, k# H
    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。7 q, x+ i$ z$ {

    6 v& z) N+ \3 A1 A9 P! Q- 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。3 F3 z# W7 h- E
    0 r6 }7 z( g/ O# x7 F# m
    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。
    4 S; a! B. X( D7 }
    6 S* h8 p. S! f% A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。4 T- u" p" y" U  f0 ]* A+ ]$ v% g
    + Y  Z. Z/ X% p+ ~* J. J5 p: O
    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。
    - n9 Z6 W9 V# l+ K+ A* E5 q2 r

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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。
    9 w' v% ^3 K  X
    ; P+ `2 ~2 u+ V2 S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。; x8 _( N0 I; B2 a, Z& T  I+ z

      x. a% j7 v1 v# d/ t9 w; T& r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。
    7 s  D0 e6 z* u7 v& d& e0 m6 \/ B9 P0 e- G" r+ 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。! d* O9 h& X5 r
    % W3 b* m0 S9 @. r# Y
    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”。2 y9 ]' B/ w0 z5 l+ \; o

    ' r  K8 X, T0 |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。
    ; ~- d) C% }  Q8 Z$ v* p+ W
    : D4 G, T* j, u4 c: P
    ( V. U' G0 r7 ^8 ?+ k

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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
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      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    奋斗
    14 小时前
  • 签到天数: 3620 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
      d3 n  Q* [. S8 w' Q9 ?2 C
    . L0 d5 a* Z- ]& ?" Z, a7 K请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?4 M1 \+ W# O5 C4 e5 A3 F! Y- k

    8 k( p4 \2 N6 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?
    2 H0 c+ p3 R( `  k
    2 X( ~) M+ \3 m2 z* x' `; R# C- @2 thttps://www.x-mol.com/news/11164
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-7-8 08:38
  • 签到天数: 661 天

    [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
    1 \! u, B* ?7 P: Z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 ...

    ( s# G$ T6 _: I2 C# ^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
    前天 02:11
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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 00:38
    3 e3 D9 S  q4 L. n7 a( n请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?, t6 K& r+ C* e# b2 ]3 b: Y: W  K
    ' Q6 ~" Z/ \6 Z- J+ i1 H2 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 ...
    . B& J/ X# x# s
    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 00:313 G' N5 {- }+ ?
    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 I" P8 y; i! D: \# A$ 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
  • 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。
    8 G7 S+ L: a2 V0 \+ T* c/ c8 g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)。4 v! m  @) s" m& r

    $ ~  S$ |1 M/ f/ [5 T( A+ W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 23:46
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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
    / O9 h! g4 B0 H+ Z4 l
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    . h$ Y" h( E% H, Y$ t9 Q. Y3 j2 X口腔里的操作也受限于湿度。
    + u1 R; Y3 C# |) P" p& Z* U: Y7 m4 i- v3 _$ \  I% h
    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 ...

    / a+ Z! h! C0 R, E7 _" O! a7 k! i7 c# I2 Q- g
    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。( R( p( w6 R% o9 i$ x6 P
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  • TA的每日心情
    开心
    10 小时前
  • 签到天数: 1953 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
    14 小时前
  • 签到天数: 3616 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.
    ( G) w5 b9 j/ i& X1 p
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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 ( R4 x( ]) [4 T
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:597 o8 H* J6 M- Z! ?( k
    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 ...

      A9 ^6 b" K: q9 j6 S; |! O) v
    # {3 n4 U3 C7 `6 S* ?+ E9 Y5 b- k" i% A) U0 H! U  Q3 }  F
    : _) n+ J) D9 {" Z* N& c% N7 W

      {8 w0 V: i1 e+ Z- G# \请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    2 w/ c  w7 t/ p, o( \

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  • TA的每日心情
    开心
    前天 06:30
  • 签到天数: 3269 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# J2 ]+ S: H2 m" I! 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)
    ( R) ^: e9 g7 s  a0 X
    除了水,其他很多东西里面有氢
    $ g% \2 F3 l) o. w4 B+ O5 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
    10 小时前
  • 签到天数: 1953 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- o' `0 J9 @2 p
    除了水,其他很多东西里面有氢
    ) C! {7 u# F  W) l; z核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    - Z9 i  B$ c" s2 ?5 {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
    10 小时前
  • 签到天数: 1953 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 % n, G5 N, L+ U' }& b
    8 N; c, v7 R7 Q- _' v* [8 i  V" c8 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?2 b! N- W$ X7 j0 ~/ Y/ A5 B
    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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