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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。' a, ]" q( e6 Z# _
    7 T, D9 F2 f- L, ~: ^( F* n
    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。
    * q; z) x$ d5 o. _% z  o: d
    # h* k2 C! }; k  @+ H; ^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。
    4 V8 A1 z4 [+ t+ i2 ]8 f8 ~8 G3 W- Y6 p* v* d
    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。) A4 B- |& F+ G
    - ?, S. P  m2 v7 |4 Y
    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。% Z; y! `# e% j6 {( i

    / {1 Y( W: L9 S0 K+ o" u' d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。
    ! s% r' l/ `  D+ Q9 n$ W" ?# S. g2 v% F" B. i. G4 ]* A6 c1 y9 w
    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。& ~4 H" E4 c/ _4 H& k+ B8 e/ D; w
    & Y1 W7 w  N# c3 ^: W2 B* G" z
    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。3 }; t* e* m, k  W3 _, J

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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 M9 t2 r* P4 Z9 k) b7 `6 C( Y# f6 [( \( T4 M* u
    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& n& j9 n- c/ {

    0 l% [$ F& g( v- X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。
    " k5 _7 D1 z$ ^- U8 g% Q$ i% }# x
    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。. W7 u$ q: ~6 }  A5 K/ a
    : }' t# w. K# D
    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”。$ u+ S: U0 w: j; O0 A9 ^/ q  k

    - i, h  E" G% i7 b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。, Q& ]% @/ @+ H* z  Y- q

    $ P  g( m2 i( _! F
    4 |7 `" a9 o; H% g% Y: C

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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
    涨姿势: 5
      发表于 2020-5-28 00:49

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  • TA的每日心情
    擦汗
    21 小时前
  • 签到天数: 3758 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
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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 ) e6 E) e$ D4 d( R  H$ n

    5 A2 [3 c. y: n+ y5 L6 ]请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?! g8 ]: b  h1 r3 n- E2 J* b3 r: g

    , t8 p# I% e4 ~6 g" X8 M; G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 {- d1 ^9 t4 ?& H( P2 [6 g' z" c: G2 }; i7 F" s
    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& |. [3 u+ `" F: P% G, 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 ...

    & W: B) ]) G5 h+ t* t: p( f6 n$ t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
    2026-3-7 00:10
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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# u1 J' g8 B, S! ~4 E
    请教,荧光在这方面目前有无应用,研究前景如何?
    ) K* L' K4 F0 y0 k( }9 I0 V9 c) M7 @% |0 b
    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 J6 Z* E- l" G: |
    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 00:31$ o. A% V- _# k0 {  m
    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 ...
    # b& l( ?- z6 ?9 t0 `
    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。. s* u1 I9 v$ g8 B1 `& n- k
    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)。! ~7 J- D5 C/ _
    4 I( d. @9 _. j6 O9 c! T" Z9 Q
    电阻法应该是快被淘汰的方法了。

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    油菜: 5.0 给力: 5.0
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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
    18 小时前
  • 签到天数: 2498 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 ( W2 {8 l+ S( O
    smileREGENT 发表于 2020-5-28 00:24& l$ B: |$ Q3 R% t( w& [7 q2 f
    口腔里的操作也受限于湿度。
    $ a6 E$ f6 l( j: @; H3 a! E/ Y% _$ z; _* ]7 q
    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 ...

    " [  }; ]9 I# B8 k) p- R$ h+ b7 d% j( M. R# E0 |( }5 c# F! _
    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。! P% M: F' y) d3 p9 {. S0 ^
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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
    21 小时前
  • 签到天数: 3755 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. ' W+ H9 e' o+ ^
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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 6 z# \0 v1 y. L7 i
    松叶牡丹 发表于 2020-5-28 05:59
    1 E! e, {" G" ^. I- 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 ...

    9 z& v3 ?5 t; h0 A0 o( U& C' t' f$ ~! z8 k+ O4 L1 H# x2 P( a& a* o" _& Q
    ) I6 v" I9 z; h- W+ ^& w# V
    % B# q% t0 y- x2 Q  l

    6 ]) {9 Y2 ]5 S( e: c, S请看这篇日志:http://www.aswetalk.net/bbs/home ... ward=1&id=86430
    ( e. o  L1 u2 x& ?& V

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  • TA的每日心情
    开心
    24 分钟前
  • 签到天数: 3400 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' P! X2 V; S( O) G; B( j9 a: p
    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)
    # R5 {: _$ l9 t3 x. @
    除了水,其他很多东西里面有氢6 N/ t4 W/ ?. 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
    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; D* x) }7 a$ o$ t; [; V7 L9 L; r) U
    除了水,其他很多东西里面有氢: [$ S+ ]: @! H, ^4 |
    核磁除了氢谱,还可以做很多其他原子的谱 ...

    , z0 o& Y* {- {. G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 ! ^9 ^9 A1 `( v9 c

    $ X% x4 r# U. Y2 q6 }* x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?
    + u9 Y, |1 g/ X, @, N6 ]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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