MongoDB populate()能这样关联吗？

怎么能把这2个关联起来以查到2图中对应的_id的数据

注：图1中的sensor_id和图2中的_id相关联

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$lookup似乎是你要找的功能。看一下文档中的例子，挺直观的。不过要注意一点from不能是分片集。
除此之外还有一个选择是dbref，虽然跟你题中的数据结构不完全一样，稍加修改也是可选的方式之一。区别在于dbref需要一次额外的查询才能找到连接的数据，并且是1对1的关系。效率差，但不受分片的限制。根据需要选择。