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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。+ c% Q5 K# ^- p, K  K
    6 g, Q( v' z0 p
    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。; n" l! V1 C+ s$ `( \6 r- B
      A+ D. u+ v  g, u- g0 a/ {
    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。# h1 @5 r) I: I8 A6 Z, i
    * T5 W$ b1 d+ y& ?! ?# a
    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。, R1 A0 v# g$ n) u( ?+ K; ^

    ; K5 p$ ^/ k2 x3 ?7 R9 Z& V2 s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。
    ) i$ T$ P: ?! c
    ) A1 O. t6 J* ~2 }+ V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。
    ; Y! d- f# T$ d' h7 }6 o3 v, a
    - A5 @! g1 B$ S# z& s% _' U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 @8 _% U# C2 k, C# A
    1 Q8 s5 L- a+ W" ^% a* x; z) k
    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。
    % j: a8 v# C1 |$ d5 I

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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。7 }- _' M0 k0 y  V# o

    8 G& `% l. K* g9 v  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,形成微机械固位,这是树脂补牙材料粘接力的主要来源。
    / p4 @+ R$ E' n
      U! m1 P7 _4 j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。
    + p& i; x) Q* W0 d" O
    / `. Q, P% p4 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。0 e* l. L0 j0 ]. n* |: h

    ! X+ w" ~+ M) I. S/ J# 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”。7 J* o7 h% T  x  E* I

    1 F8 O. O0 R0 H. y* Z& 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。
    ' u9 q8 U; F" ?9 o9 _! q4 v$ M4 L% d; h
    # `1 Y# N9 q  B; t

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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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    奋斗
    18 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
    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 0 Q6 D# {3 K* B5 ~. ~2 L

    9 r* i3 E1 L, K请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?# z9 d; F3 ?! D& S6 w. Q
    / v" A( P' q: k( W4 W
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道?8 c' I) S) O+ A9 A

    : h, d, d4 @( j1 S& ehttps://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; ^! Y, a. u$ ~- M! 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 ...
    # N- R# c' b2 K4 w
    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

    5 天前
  • 签到天数: 1984 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
  • 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
    % \: `: U6 ~+ c+ p0 b. O请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    4 n, t& ]( d' A* Y2 P# `9 d) S. V: W0 B1 o% l1 D
    看到篇所谓《基于聚集诱导发光的湿度可视化探针》的报道 ...
    9 X0 `$ ^/ ?5 c7 W% L
    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
    * Y1 }1 m* ^# q7 p1 ~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 ...
    $ F& N$ Y2 @9 E% s" R/ ]* d
    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。6 ~2 D2 l! q: b0 w, \+ m. S+ A0 C
    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)。
    * x- g( m0 U! f& A. i7 d/ [0 ?3 p9 H" @  m7 T# h- L
    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
    10 小时前
  • 签到天数: 2407 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 ( F- X% U8 |1 l: |' E) w
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24
    " m' W, v4 r7 b9 _& H6 l口腔里的操作也受限于湿度。! }* v* y  _7 A4 k' F
    7 l7 J/ k; n6 h, A, d2 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 ...

    : g% U* T% e$ ^  Z$ j4 h
    0 |, b: m, z6 n$ `- {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。, ^$ n& _# D$ [$ I6 M1 H9 H3 T! h
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  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-27 04:12
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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
    18 小时前
  • 签到天数: 3646 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.
    4 }8 \' ?; g- x" ]
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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
    ' n  j+ u% {) |+ \* `; ^+ B  C
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:598 `& Z0 r9 y4 K0 d& ^* v* x7 ~
    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 ...
    % ]" g/ F% n1 X" T/ I

    / R1 ]! F, e3 ^7 Z3 u
    * T/ R1 O& Z9 W1 t: _5 w% M9 a- j1 Y
    $ H# m6 {- }2 n# @2 O/ f
    , ^  v) R3 B) @) q请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430/ ^7 _9 Y8 C1 a# T; e7 V

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  • TA的每日心情
    开心
    17 小时前
  • 签到天数: 3299 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
    ! W+ H6 B; J2 i5 m2 E7 \5 j( Y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)

    + g# k8 {" h) a; B7 O除了水,其他很多东西里面有氢/ B% p( y9 n# |. D8 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
    2025-10-27 04:12
  • 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
    ' S. ~( x- V1 h5 w/ ~( v7 O除了水,其他很多东西里面有氢# Z& a) K& @/ p7 W; ~) y0 i
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    : S1 ~/ r  E, {, c' O. d. V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
    2025-10-27 04:12
  • 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 4 A  L' C* R' r; o
    , F, `! x: d6 A/ V1 A
    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?
    * x! i$ Q& b5 P1 h3 S# _# vhttps://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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