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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。% L+ Z# B+ y+ ~( I1 f, E  [& r, o
    . i3 {8 F4 F" }9 f9 Q: _  y
    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。$ U) u# O: o! f4 [  v  @

    & F; z. O7 X6 Y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。& e. j* Y# ?5 W# f3 g/ \. T% Q
    0 P3 I/ @1 }: c+ g7 w6 Z% k( [
    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。, E! {8 G1 l- T* X% k- e; Y

    1 d! I$ u3 ?' T* `* ^- X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。+ X' i) k7 ^, }/ ?
    2 ]. P; G& D/ q3 _  J' p
    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。
    5 U2 [+ T9 v2 @# M1 f" W5 H# g0 b  }
    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。
    * E, I; J; [0 P& I7 p; U8 ^+ c, X# \) r' S% R- 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。, m2 L" X# ?# e# c" M; X

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-5-9 20:53
  • 签到天数: 308 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。" ^+ R) w3 U, U% P. `& S( c, S  R
    ; y$ ]+ O) e3 K4 `0 \- P
    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。
    + A2 x2 e  r. G9 h% x, x0 L6 V, `, q4 `+ v* b/ M( |9 M
    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 u/ @( d" o/ N4 @
    ) R- r+ I3 ~1 m1 {4 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。  K" @: s0 k3 r# |& H1 p! Z" ~
    6 a# S9 G1 s! L/ P' R+ C& o
    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”。. o9 a" E3 M1 \' L; q/ m+ O

    - R: a2 Y  j) z5 G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。0 A2 {) ]! ?8 t

    & A% V7 T+ F9 a% E' \2 M6 [/ W' Z" d6 v7 v9 k6 L3 Q$ C( a1 U

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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
    开心
    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
    慵懒
    2024-5-9 20:53
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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 5 c1 }( }* v. }% m, R. k

    " E: |# l, n8 N请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?( c& R2 ^$ [( u3 P% Y1 D

    3 T6 Q* \$ q' r  k看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    * g2 Y; L0 I# Y$ Y
    * l% \  ~' E+ W1 c) L  f3 bhttps://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
    ( C$ @: t: G" n; ?7 `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 ...
    / o" K! e+ c' c# U, x
    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
    开心
    昨天 07:29
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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
    / l. l, m4 p* f! K5 T/ V6 L; w请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    ( N& ^% I3 T" P3 M- I" f, d5 U3 E4 [5 ^% u5 J% _1 `  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 ...

    . R+ S5 T  n7 M9 @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
    ! s, H3 J7 @- X* w6 Z' {) L- s# W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 ...

    6 ^, L) Y' H3 b& I+ `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。
    6 W7 b$ I0 {, E9 r7 l; B" R2 W# Z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)。
    5 a* z' G- g8 w- I/ L( B* z
    8 v( b/ N. S% m  p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 00:34
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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
    4 Y# z" H: b+ z9 z6 j, O
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    : j& g( y% I/ R2 K7 I口腔里的操作也受限于湿度。
    3 W" I3 Q8 q. X1 D! A
    # G! |2 @! l3 X9 o. v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 ...
    # J% P0 S! w# k% z( Z

    , P7 `! u2 e( p* i4 a# ~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。, t* x! S- C  [, ^, `0 K
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  • TA的每日心情

    14 小时前
  • 签到天数: 1852 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: 3410 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. ; k7 r0 p5 {. r! _) X) ?7 S
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-5-9 20:53
  • 签到天数: 308 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
    ) f7 I$ X, M2 g/ t' Z$ f
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59) O3 D" R6 G6 z  M
    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 ...
    7 o+ _% }$ O' T
    3 n2 X: b. \" e! r" c

    9 \% b* ^0 r' R1 e# k3 `8 Q/ e' T3 V

    9 s. {; z) m! u3 |请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    2 @7 ?! l: ?( a3 ]; L& Z4 X

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  • TA的每日心情
    开心
    14 小时前
  • 签到天数: 3081 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  h9 X. ?( C' U) _4 m$ X
    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)
    7 q0 X' p9 g' N5 l/ V9 p
    除了水,其他很多东西里面有氢6 m" i$ g# ^9 m$ e2 E, d
    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

    14 小时前
  • 签到天数: 1852 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, g5 W( y3 L/ q; O0 Z3 `
    除了水,其他很多东西里面有氢. w' N) P* K9 o9 D/ y
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    ( Q" \6 v- K' {; O+ _6 |
    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

    14 小时前
  • 签到天数: 1852 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 3 k" b! \2 k4 w" |, I

    + }& M* N7 [" 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?
    4 N1 ?; i* d7 d* b$ Dhttps://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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