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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。
    7 i( Q% A* X! L+ ]
    : ~& d9 w$ \7 l! ~% H8 ^3 S8 B- }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。
    , W7 Z' k' ?& v. K! y2 P
    2 l' A) r/ o7 q" |9 J# _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。! {9 I; w) L+ p

    ( I5 b; F& B5 F% }  `8 e" R& n$ S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。
    0 L( r" e$ ~( w& _; t3 v9 P$ I. ^2 v" K
    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。
    2 C4 ]% {5 |9 R) c2 W4 a. c
    - M: L: ~# H$ G  ^+ 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。
    7 A/ U$ ^% I2 P8 c/ w. F1 d$ x) d3 V4 q+ p2 ?9 ]
    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。
    2 e/ z) I( j7 J4 H; s! V* e- ?; w7 v' s- Y% F
    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。2 A, ~1 Z0 k3 T8 f0 ~

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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。
    ' V3 E7 A/ S! S" q6 x( x  C. Q) D9 o5 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。
    4 {1 F- \2 X  F  B5 Z! w0 S
    % q  B8 H0 `; o) {. E+ ~& l, e+ k) b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。: {0 g1 [. h7 V+ {3 e) ^

    ( Y0 M6 r1 P2 p. C& a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。
    , m% R2 \$ }- ]! _
    # ^& _4 N3 Y# m( X7 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”。  Z3 `% D; A3 ]& y0 P
    7 S8 I% q9 @0 L2 r$ k! [
    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。8 G* f( e; w2 S0 l  C' O* \7 r: A8 f
    7 L2 B! B* C- V0 w/ _

    8 m7 D! e* t) A, d" H; U

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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
    奋斗
    3 小时前
  • 签到天数: 3598 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
  • 签到天数: 310 天

    [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 ; v4 S( M- Y) n8 n2 \5 f

    ) z$ @9 S1 g# I6 g3 B( ]请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?- f1 a: T  r* g0 x" o
    2 x! \) g2 C) J9 U& j- A3 y8 S
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?
    4 Z' s) `; D+ ~" f, R
    & i" H+ w" r, T( yhttps://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; b. n$ v6 I( [" u7 y4 g( i0 q0 }
    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 g+ I& c$ y- R8 ]" ^
    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
    擦汗
    昨天 01:07
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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
    4 b% z* |5 e+ q! `+ a9 a请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?; {* p! }5 V9 j3 Q, C. L8 b5 F

    : Y9 R4 t* ?% f$ L3 L" o" U看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...

    ; N) ~. i' N0 \$ 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
  • 签到天数: 300 天

    [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 p! {) N, n+ I* D% _% e
    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 ...

    4 M/ }1 a* t5 i5 |" X; K  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。
    2 H$ r+ {& T: q* \8 `2 x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)。8 |- j9 t1 {5 {" A. v5 C
    * f7 S4 s% V& @- L6 q7 e
    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 07:13
  • 签到天数: 2361 天

    [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
      R8 S  c/ [4 {# G
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    1 W1 J  p9 E5 d( c) Q2 v口腔里的操作也受限于湿度。8 ?2 g( y! W; ?- T

    ! s6 c8 O8 v5 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 ...

    ; z: V; ]2 t2 d+ ?* D
    & R& z( ]( O+ u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。
    " i; P; ~- T0 E7 ?8 e0 b+ s1 F
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  • TA的每日心情
    开心
    1 小时前
  • 签到天数: 1944 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
    4 小时前
  • 签到天数: 3594 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.
    ) J* f6 a% z. _
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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
    9 R$ R% A. d) ]* Q" j2 W
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59) T& }8 S+ [7 R1 v2 r. S+ 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 ...

    8 R4 e" f( R& n% A/ b& C+ A# {* q5 `5 E* ~
    6 Q2 L+ s8 o4 H& e
    ; [9 P! A/ v9 w. |
    ' m* Y, f4 x' e6 ^  l" h1 f4 |$ l; r
    请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430/ K% R$ C# e' \4 i+ R( ?

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  • TA的每日心情
    开心
    2 小时前
  • 签到天数: 3250 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# W9 ?+ U2 Q' x+ J" n6 T  c3 K
    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)
    4 b, h4 Q% {7 |: b: C
    除了水,其他很多东西里面有氢
    : K  o  m# _8 y6 h! |4 o) E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
    1 小时前
  • 签到天数: 1944 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  w" ~/ E9 r2 K
    除了水,其他很多东西里面有氢
    0 v+ y4 s  i4 f& G# T) Q核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...
    . b7 A6 F5 D! h
    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
    1 小时前
  • 签到天数: 1944 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
    0 t# ~/ q# Z, N  X( k0 c/ M0 h- {5 o* M" u) C$ f6 b
    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?) w7 Y# s: Y/ U* I# L; o
    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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