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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。, `) T5 c) h% V5 T7 e1 `. @. Q
    2 l7 o5 A+ T' b- s0 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。5 @% X% \: ~! S- k

    ( N( o9 a7 k+ P" P2 q0 i, X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。0 e# X& c" D8 s) o2 q/ y. q

    ( Q5 R; X( w6 U* a* X# `+ `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。3 r0 S- \  }+ I# B/ C) V4 ]
    + N. j: J; ]. X7 c
    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。/ t, D, ~3 Y, U% K5 O7 F

    " S1 U. R+ G2 k. M$ \3 w) a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。# T( k1 ^! L' i' w: r5 G7 h

    9 B; d8 k$ \7 i3 C: h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。' G' j# O( k- m" q/ Y

    - A( ^( {* G* M! \+ M* ^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。& m# L/ i. ^! H0 P& F& z

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  • TA的每日心情
    难过
    2025-9-22 19:01
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    [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。
    . {0 |* B/ c# q) J* b0 k+ ^# o7 g, [
    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 M# ]6 e- W8 f5 v. m5 ~' D" Z# K: y2 q8 Z8 h; M0 c+ M) Y
    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。; D# K' _/ D% \

    ( [5 i  R1 m" p$ z5 d! O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。& B/ R# B: I. s0 y  O

    : J, T: U! D' I) ^& |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”。
    # e4 V+ j3 I) U) d4 W4 @$ z4 E* ?0 g5 e2 ?$ i' k# V
    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。6 o. `1 r3 K( X; m

    . k6 S& B' k4 j, W3 u7 c
    ) g( U7 s( V& {4 q7 Q

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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
    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
    难过
    2025-9-22 19:01
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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
    & r; j. A) X" B) {" Q6 J5 G2 w% d, S# C8 j$ u  ]- q1 A
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
      R( m" J2 u) `/ q1 x/ O4 @( u/ I+ l
    ! t: R6 a- ~* A8 `; M; J8 S8 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?
    3 }& q) H8 T! b. L, o
    % l( J7 ^3 `: ^+ D9 @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
    1 _% m9 Z% ~( W( D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 ...

    9 \, d( |7 m+ g7 p; J: D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
    2 小时前
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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 00:380 e7 A. X1 z; \, y0 U4 `+ s0 l. \* @
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?7 q  P8 M1 q8 t+ Q9 a. f. O. l

    8 {' m- t' k# u0 ?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 _0 K1 F( m: \: {0 D; 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
    : u: u. ^+ A+ H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 ...
    & _3 z* I- e3 U' K, D! y; 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。" {9 p: i& s# P6 S3 L
    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)。: N) k" O/ x/ k( _2 g, z7 s

    ' Y( Z6 Y5 v/ G. [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
    2 小时前
  • 签到天数: 2383 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 - a  H) ~) r  {, ^$ I) a0 }6 }
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:243 u+ p. e1 h9 f1 ~! M. O0 b
    口腔里的操作也受限于湿度。
    * n) O% |4 u' s4 Q8 H5 R5 p! r* _2 ?8 w8 l
    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 w- d0 v# X+ x# O- A, x2 I+ c/ t% J: 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。
    * g/ D' ?  O& ~+ I
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  • TA的每日心情
    开心
    3 天前
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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
    6 小时前
  • 签到天数: 3619 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.
    1 }* L! D/ M% U
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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
    $ t0 d* J1 p" [* W/ J
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59; M* F( z* z, J" r: P
    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 ...

    4 q& w  q, z. {/ \" L
    0 u0 d( S$ @+ |* M7 t/ m
    2 _+ Y! R/ l  Y% V' B* ?" K2 n- {, `* l4 U6 n8 k9 i

    ; n% b3 U! r7 {) V请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=864308 j9 U% x5 y/ A

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  • TA的每日心情
    开心
    3 小时前
  • 签到天数: 3272 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
    ) ]# G/ n5 i. 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)
    6 v  g: d6 D9 R% P
    除了水,其他很多东西里面有氢
    * f, a2 L, n! w+ [7 k6 n6 b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
    3 天前
  • 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
    7 G. j) R6 U* T: A3 g除了水,其他很多东西里面有氢: L) t$ o' L7 Y5 j
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    ! O$ S: `9 b. Q9 ~9 W' p! ?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
    3 天前
  • 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
    ) I( ]) Q4 D* d; \) F1 |' v7 }1 W7 o( [$ K: T
    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?' z! W3 {* j: a+ L5 N, |
    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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