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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。9 U# q, W" u2 f
    5 L& r) q+ D. C3 I- j+ o% \8 w( c
    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( ^* K- z7 D; S' r3 b+ j6 o- p' s7 `# q7 V# 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 h9 J1 O5 e( y/ _
    & k% |; `% f' C8 v2 n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。
    / q. t8 x' I  u( |# b5 p7 v6 k1 w* o6 i2 P8 q* o" Z' j2 g+ }
    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。
    8 O5 ?" D! T; v+ m! q) R2 A+ A
    7 n9 |6 y0 I3 x$ D4 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。
    * g+ n7 K4 z. n, V: u  Q/ `  R! y8 J1 A* y( m, S5 t. ~" x, W: o; Y
    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。
    " p% t: @. _- I7 o/ h2 c" Z9 l/ |3 Z  [; e
    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。) `* C0 s# }2 i! g- r2 N; b

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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。
    # h  \( F3 n$ T, \  u- S3 z5 v6 G4 U2 N& p: p6 A2 `2 a
    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。  P: C4 b* O& i6 r
    ' {0 U2 ?; X* C; ?$ _0 O7 y1 ~
    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。) j# I: [" ?' w  h; v

    # z  g/ S2 d& Z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。. x/ E4 V. `6 p/ H/ R# J4 P

    ! z8 X, \# A& p1 X: m* m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”。  A7 y" y4 E9 D  {
    $ [# [; N& c  S2 p; j/ L
    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。
      U( `- W7 v! u6 x% H3 w6 b' ^, L# k) h( }. L+ `% I8 Y1 A

    6 q8 @# w' [% R" u, a% T

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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
    15 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 7 {9 U* o& Q' u, p4 f. ?# r
    % }+ Z3 _, Z3 Q7 I' }* N+ ^2 U
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    * m) ^) O9 |- X4 B! ^; i+ ~! t7 M) v
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?  p1 n" D* _: Q, A3 Q$ Z1 I
    2 E4 z) U1 I  |4 Z, B' a
    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* Y* H3 |! r% I
    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 ...

    / J+ F9 z3 R( h) J/ b5 k2 d3 N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
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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
    $ g  ?9 d. [3 l- z; v: w* v, ^5 j请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?# ~( k' ]  O1 ]

    ! G& Y. f/ g* C  c  m看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    7 X0 L7 ~! H8 z2 t
    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 00:318 `9 D1 Q# b" y. 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 ...
    # {% D8 r1 p/ t6 v4 M
    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。2 {" [$ B4 s5 S% B% Y* Y9 E
    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 I' R3 [/ H1 a. }: H+ w. s( N8 w
    : y2 `% [9 c- R0 l# X  J2 g$ k0 u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
    3 J6 c0 ^( _7 U- V9 w
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    % q- O) a  K3 |7 v9 N* D* R% ?口腔里的操作也受限于湿度。
    # k' T; n0 b# J2 y2 c1 I* C' y0 l$ ]9 g3 W
    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 ...
    4 _5 j/ s0 h2 [9 B8 x2 y: x3 X

    & K& V9 U( O0 `' C( c6 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牙都没了,我们家的一点要换的迹象都没有。8 y0 E1 G! Q( L3 T7 Q
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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
    16 小时前
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    [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.
    8 ]5 K0 E; G' Q
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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 9 O0 D% K; i# o' a  y2 _; f
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    , y- |# [7 ]! C9 Q7 L* l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 ...
    2 A& t# N% h7 ]* e6 U+ {9 J
    7 n7 n+ D" Q9 M2 p$ Y8 a2 t: O

    . h6 M# j3 A: m9 \6 K6 h* N9 w8 d3 W- b# F# a) w: l4 i

    ; [( g) m3 e* T' r! K" W请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    9 b- l( P& O5 A# M$ o3 ~  w' a

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  • TA的每日心情
    开心
    4 天前
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    [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, j$ W% p4 T6 u
    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)

    & q& O  \2 l& h- \4 P, O' t4 j除了水,其他很多东西里面有氢
    5 N& D# _5 ~. h+ x: U" Q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
    ( C; Y* a; b. O" c  D6 r" q; X0 V4 G除了水,其他很多东西里面有氢
    . ?7 D& K" Q$ x; T) L# N核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    1 A7 h+ {- F2 a4 y7 z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
    : I5 Q" Z! U8 w3 Q6 y  }1 U
    " @3 x1 W* T7 p8 s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?
    ) j# P6 N# J; F" X$ Shttps://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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