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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。4 q, |. W' _2 N. \# Z$ l) G. f

    + r( ?/ O. e4 [. ~& M6 T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。  P1 n5 @- k, V9 l6 i" N
    ) _8 C$ ~7 l2 ^! 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。2 K$ p9 O* X% v- p4 ~6 m, ^
    ( R/ t0 }' M8 P- x) ~% 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。' b. \' T1 H/ ~/ n
    $ ~$ L9 @( H$ a  _0 |! u2 y7 B
    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 o/ B: T/ C; N; W9 t* h: C  L) a' |5 J* k+ s- U  Q
    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。+ d* w2 T# c1 P1 i9 r
    % Z+ _5 l: ^/ S7 {) w6 {3 `" K5 F
    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。# S" `, z" T( n$ }" M2 M
    - F9 v  C' F& u* j! X; J3 _/ I
    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。
    , M1 v" I, G% X: U

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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。( K4 J/ n. e( Z5 |  @
    8 u% q. d% ~$ G7 n) H, T+ u6 N
    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。/ R/ k3 U- ^4 Y/ r+ L3 {# j
    # o7 J% a/ _6 A# v
    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。
    & S' D3 Y' P- E$ e
    0 k7 Q- K0 i/ U  H* W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。+ @5 F* a5 }8 [  @/ k

    ( s, d$ H" G" W- H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 |6 n3 f. |* @6 G

    : z( i, E+ p! W/ {  ~9 q; H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。
    & h3 W4 B% W1 _5 x' ], Z' c6 E2 e$ f7 w6 P7 ?) ~

    , y$ ^% p9 l2 \  M

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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
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      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    无聊
    5 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 6 o) H  ?! D. f8 B1 l
    ! ^) n9 {- a0 X2 h' a
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    . B$ v3 E) q/ T) b4 ^8 i' S$ [7 o9 r; z+ ^; j( ^* B9 p
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    5 F, {: W6 V) G
    , p# A# }4 e; N# w- D& xhttps://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
    % l; k. u9 _" |$ m0 I8 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 ...
      h; a8 |5 \! e. I7 r! e* Q
    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
    无聊
    4 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 00:385 A# h" @) X( B: x
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?) Q+ j& m3 H" D1 A
    0 ^& V' Q" {% v6 _
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    - q% |9 ?2 V2 r+ i  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. [7 c7 |& ?) x6 {& v6 `
    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 ...
    & x1 }2 U+ A# I% n! l- v  J
    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。4 J9 r! b6 Q! _
    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# j/ R9 D3 m* r7 o2 f
    ) C. R) ?7 Y  Q) M0 M% J$ ~6 h6 ~
    电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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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
    昨天 00:03
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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
    $ L4 U4 z6 s- R. n
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:246 |2 X4 o0 \  {5 g8 a
    口腔里的操作也受限于湿度。3 q1 N$ R. T5 W2 x. l  s
    % J! v0 y8 s) X- l, m: P8 e2 o
    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 C6 l. t( i( M* _9 S3 {/ ]# ~2 u+ H. W  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。
    3 t8 B3 x& g0 b2 O/ J
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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
    5 小时前
  • 签到天数: 3905 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. 3 ~' z+ b7 s' {. H1 X2 W5 @( q
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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
    1 F3 ?' o" Z: j$ y
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    1 e( C; b# Y. v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 ...
    . {& j) i4 m2 S  ]: X+ D- |0 G5 I

    ' ?' N/ f: k0 G) y- x+ _' g5 x! X6 |% \, ]! P1 F

    9 p! S! ~. m- f9 C
    ( e) {2 ^( J* Y8 H请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    7 ~: z0 Z. {, `4 N  h: m7 y

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  • TA的每日心情
    开心
    昨天 09:48
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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
    $ y; m4 U! \  S) u- Y% E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 m+ f- r% V  L* b* y/ g
    除了水,其他很多东西里面有氢
    ; c% P2 T( B; b+ r5 c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; Q* p; |  w  J" B4 k2 E% v. I2 g. K, ~3 d
    除了水,其他很多东西里面有氢- P1 _9 e' x" p  h) F
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    # y# A* s. L$ P- Y. g# f
    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 + S. V1 Y% [9 B' V% G

    8 p0 [/ N- j" u! T: X$ o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?* X3 Q4 I! w/ D, V+ ]; C
    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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