專利名稱：一種帶受力敏感裝置的rfid標簽、rfid系統(tǒng)及受力檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及RFID (Radio Frequency Identification,射頻識別)技術領域,尤其涉及一種帶受力敏感裝置的RFID標簽、RFID系統(tǒng)及受力檢測方法。
背景技術：
近幾年，RFID系統(tǒng)已經(jīng)變得日益普遍。RFID系統(tǒng)主要用于對人和物的識別。一般來說，這個系統(tǒng)至少包含一個RFID閱讀器，這個RFID閱讀器能夠在一個設定的范圍內(nèi)發(fā)射和接收來自一個或多個RFID標簽的射頻信號。這個RFID標簽一般是封裝起來的，可以貼在一個物體上，它包括一個能與天線進行信息交流的微芯片。這個微芯片一般來講是一個集成電路，它可以用來儲存和處理信息，調(diào)制解調(diào)射頻信號，并且可以運行其他的特殊功 能。RFID標簽的天線是用來接收和發(fā)送射頻信號，并且通常適用于一種特殊的頻率。在一些設備中，帶有受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)已經(jīng)被用于監(jiān)測產(chǎn)品所處環(huán)境的受力何時超過了可以接受的受力強度。一般來說這些設備要求感應裝置要有一個持續(xù)的能量來源，用來檢測所受壓力的改變，但是這會增加設備的成本。另外，一些設備要求感應裝置還要與一個比較器電路相連，從而來檢測出偏離參考電壓的程度大小，這一要求大大增加了設備的成本。總之，改進RFID系統(tǒng)是有必要的，它要求在不使用持續(xù)的能量來源或者使用一種低成本的附加電路時可以用來檢測所受壓力的改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種帶受力敏感裝置的RFID標簽、RFID系統(tǒng)及受力檢測方法，以較低成本來檢測所受壓力的變化。一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶受力敏感裝置的RFID標簽，所述RFID標簽的芯片上有兩個引腳；所述受力敏感裝置與這兩個引腳相連，并與所述RFID標簽的天線形成并聯(lián)結(jié)構，外界受力強度的變化會引起受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化，在所述受力敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置用于將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，邏輯電路的通斷決定了受力敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為單極子天線?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結(jié)構；或者所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結(jié)構。可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置包括一可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、或一溝型場效應管、或場效應管的等效電路，所述受力敏感裝置包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置。另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶受力敏感裝置的RFID標簽，所述RFID標簽的芯片上有一個引腳；所述受力敏感裝置的一端與這個引腳相連，另一端連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結(jié)構，外界受力強度的變化會引起受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化，在所述受力敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換 裝置是芯片的一部分，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置用于將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，邏輯電路的通斷決定了受力敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為單極子天線?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結(jié)構；或者所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結(jié)構?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置包括一可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、或一溝型場效應管、或場效應管的等效電路，所述受力敏感裝置包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置。又一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶受力敏感裝置的RFID標簽，所述受力敏感裝置連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結(jié)構，外界受力強度的變化會引起受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化，在所述受力敏感裝置與天線連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置用于將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，邏輯電路的通斷決定了受力敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為單極子天線?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例 中，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結(jié)構；或者所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結(jié)構?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置包括一可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、或一溝型場效應管、或場效應管的等效電路，所述受力敏感裝置包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置。又一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)，所述RFID系統(tǒng)包括RFID標簽和RFID閱讀器，所述RFID標簽包括上述帶受力敏感裝置的RFID標簽；所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷，從而通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)的受力檢測方法，所述受力檢測方法應用于上述帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)，包括通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷；通過RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；利用所述RFID閱讀器比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。上述技術方案具有如下有益效果因為采用受力敏感裝置與RFID標簽的天線形成并聯(lián)結(jié)構，在受力敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，若敏感裝置受到壓力，此時天線工作在第二共振頻率下；RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變的技術手段，所以達到了可以較低成本來檢測所受壓力的變化的技術效果，并利用RFID獲得的能量，解決了受力檢測的供電問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例受力敏感裝置與RFID標簽芯片相連接的示意圖；圖2為RFID標簽芯片內(nèi)部天線的等效電路圖；圖3為本發(fā)明實施例受力敏感裝置、邏輯開關以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與RFID標簽芯片內(nèi)部天線等效電路相連接的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例受力敏感裝置與RFID標簽天線直接相連接的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例受力敏感裝置的結(jié)構說明圖；
圖6為本發(fā)明實施例基于信號強度的受力強度檢測方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例的受力敏感裝置與RFID標簽的芯片相連至少存在三種情況兩引腳結(jié)構本發(fā)明是一種用來檢測受力強度變化的裝置、系統(tǒng)和技術。這一系統(tǒng)包含了一個標簽，這一標簽的芯片上有兩個引腳。受力敏感裝置與這兩個引腳相連，與天線形成并聯(lián)結(jié)構。外界受力強度的變化會引起受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。邏輯電路的通斷決定了受力敏感裝置是否與天線并聯(lián)。當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)。此時受力敏感裝置若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下。閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令控制邏輯電路的通斷，在邏輯電路接通時，可以通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。就一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個標簽，這一標簽上只有一根天線(單極子天線)。這一標簽的芯片上有兩個引腳。受力敏感裝置與這兩個引腳相連，與天線形成并聯(lián)結(jié)構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。當邏輯電路接通時受力敏感裝置若敏感裝置受到壓力，天線特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，其工作在第二共振頻率下。閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測所受壓力的改變。更確切地說，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置可以是一個將可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、一個溝型場效應管或者是場效應管的等效電路。而受力敏感裝置的具體實例包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置等。就另一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個標簽，這一標簽上有兩根天線(雙偶極天線)。受力敏感裝置與這兩個引腳相連，與第一根天線形成并聯(lián)結(jié)構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。此時與受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置也與第一根天線并聯(lián)，而第二根天線始終以第一共振頻率正常通信。當邏輯電路接通時，被放置于一定的受力強度下，第一根天線特征頻率和信 號強度至少有一個會發(fā)生改變，其工作在第二共振頻率下。閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路接通時第一和第二根天線的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測所受壓力的改變。通過比較第二根天線自身的邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異也可以檢測所受壓力的改變。更確切地說，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置可以是一個將可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、一個溝型場效應管或者是場效應管的等效電路。而受力敏感裝置的具體實例包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置等。一引腳結(jié)構這一標簽的芯片可以僅有一個引腳，這一引腳向外與受力敏感裝置的一端相連，受力敏感裝置的另一端直接連到天線上。引腳在芯片內(nèi)部的連接點與兩個引腳的情況類似，最終仍然是要達到與天線并聯(lián)的目的。同時在引腳與芯片內(nèi)部電路連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路。另外，天線的電路上又并聯(lián)了一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置又有線路與受力敏感裝置和邏輯電路的兩端線路連接。當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，其工作在第二共振頻率下。閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令控制邏輯電路的通斷，在邏輯電路接通時，可以通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。就一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個標簽，這一標簽上只有一根天線(單極子天線)。受力敏感裝置與這一個引腳相連，受力敏感裝置的另一端直接連到天線上，與這根天線形成并聯(lián)結(jié)構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。當邏輯電路接通時若敏感裝置受到壓力，天線特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，其工作在第二共振頻率下。閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測所受壓力的改變。更確切地說，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置可以是一個將可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、一個溝型場效應管或者是場效應管的等效電路。而受力敏感裝置的具體實例包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置等。就另一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個標簽，這一標簽上有兩根天線(雙偶極天線)。受力敏感裝置與這一個個引腳相連，受力敏感裝置的另一端直接連到天線上，與第一根天線形成并聯(lián)結(jié)構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。此時與受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置也與第一根天線并聯(lián)，而第二根天線始終以第一共振頻率正常通信。當邏輯電路接通時，被放置于一定的受力強度下，第一根天線工作在第二共振頻 率下，其特征頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變。閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路接通時，第一和第二根天線的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測所受壓力的改變。通過比較第一根天線自身的邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異也可以檢測所受壓力的改變。更確切地說，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置可以是一個將可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、一個溝型場效應管或者是場效應管的等效電路。而受力敏感裝置的具體實例包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置等。無引腳結(jié)構當RFID標簽的芯片上沒有引腳時，受力敏感裝置可以直接連到天線上。受力敏感裝置與天線形成并聯(lián)結(jié)構。在天線與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。這種情況下，與受力敏感裝置相連的天線不能脫離受力敏感裝置而以第一共振頻率通信。若敏感裝置受到壓力，天線的第二共振頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化。閱讀器能夠給標簽裝置發(fā)送指令，通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。就一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個標簽，這一標簽上有兩根天線(雙偶極天線)。受力敏感裝置直接與第一根天線相連。受力敏感裝置與天線形成并聯(lián)結(jié)構。在天線與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。而第二根天線不與受力敏感裝置相連始終以第一共振頻率正常通信。當被放置于一定的受力強度下，第一根天線特征頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變，其工作在第二共振頻率下，而第二根天線的特征頻率和信號強度不變。閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較第一和第二根天線的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測所受壓力的改變。更確切地說，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置可以是一個將可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、一個溝型場效應管或者是場效應管的等效電路。而受力敏感裝置的具體實例包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置等。推而廣之，天線的芯片上可以帶也可以不帶引腳，可以帶一個也可以帶多個引腳。天線的根數(shù)可以是一根、兩根甚至是多根。相對應地也可以連接一個或多個受力敏感裝置，同時受力敏感裝置的型號可以相同也可以不同。另外，與之相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置也可以有許多變化。就裝置的一種具體實例而言，當被放置于與一定的受力強度下，與受力敏感裝置相連的天線的共振頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變。閱讀器能夠給標簽裝置發(fā)送指令，通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。 就一種受力敏感裝置的具體實例而言，聯(lián)立比較數(shù)值的方法包括將這些比較數(shù)值與多數(shù)的信號強度值進行比較。這些信號強度值屬于不同的頻率，并與多數(shù)的受力強度相聯(lián)系，同時基于上述提到的比較可以檢測受力的強度。然而，就另一個方面而言，一個RFID系統(tǒng)包括一個RFID標簽裝置和一個RFID閱讀器裝置。這個RFID標簽裝置被用來發(fā)送兩種信號，即上述邏輯電路斷開時的信號和邏輯電路接通時的信號，這兩種信號至少有一種會對受到的請求作出回應。RFID閱讀器裝置用來對RFID標簽裝置至少發(fā)送一個請求。安裝閱讀裝置是為了接收來自標簽的邏輯電路接通時的信號強度值和邏輯電路斷開時的信號強度值之間的比較值，并把這些比較值轉(zhuǎn)化為受力的不同水平。在一個實例中，RFID標簽的天線與受力敏感裝置相連，在這一連接線路上有一個控制通斷的邏輯電路。受力敏感裝置與天線形成并聯(lián)結(jié)構。在天線與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。在邏輯電路通斷與否的兩種情況下，該天線會有與之對應的兩種不同的頻率，即第一共振頻率和第二共振頻率。當邏輯電路接通并把這一標簽裝置放置于一定的受力強度下，由于共振頻率的變化，就會產(chǎn)生不同信號的強度值。在一個實例中，RFID標簽裝置包括第一、第二兩根天線。更好的情況是，第一根天線與受力敏感裝置和電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置相連，當這一標簽裝置被放置于一定的受力強度下，由于共振頻率的變化，就會產(chǎn)生第二信號強度值與第一信號強度值的不同。又一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)，所述RFID系統(tǒng)包括RFID標簽和RFID閱讀器，所述RFID標簽包括上述帶受力敏感裝置的RFID標簽；所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷，從而通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)的受力檢測方法，所述受力檢測方法應用于上述帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)，包括通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷；通過RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；利用所述RFID閱讀器比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。如圖I所示,為本發(fā)明實施例受力敏感裝置與RFID標簽芯片相連接的受力敏感標簽10的示意圖。如圖I所示，標簽裝置10，包括一個底座15，一個集成電路板13，兩個引腳16，17和一個雙偶極天線11，12。集成電路板13上有兩個引腳16，17，這兩個引腳向外與受力敏感裝置14相連，這兩個引腳在芯片內(nèi)部與天線的等效電路并聯(lián)，并在連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路。受力敏感裝置與天線形成并聯(lián)結(jié)構。在天線與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分。電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置的作用是將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化。通過邏輯電路的通斷可以控制受力敏感 裝置是否被接入芯片電路內(nèi)，從而可以影響與射頻模塊相連的天線的頻率。當邏輯電路斷開時，標簽天線以第一共振頻率通信。當邏輯電路接通時，被放置于一定的受力強度下，天線工作在第二共振頻率下，其特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生改變。在一個實例中，發(fā)射端天線11，12由一種或多種不同的低電阻材料制成，這些材料有較高的導電性，例如銅，銀，和鋁，它們和上述提到的受力敏感裝置通過兩個引腳16，17和天線11，12相連，當天線11，12被放置于一定的受力強度下，受力敏感裝置會引起一個或多個發(fā)射端發(fā)生共振頻率的變化。這個變化的頻率與接收和發(fā)送的頻率都不一樣。例如，邏輯電路接通時，受力敏感裝置放置于一定的受力強度下，就會導致發(fā)送頻率和接收頻率中至少一個發(fā)生變化。在另一個實例中，一開始設定的天線頻率值將高于一定受力環(huán)境下的天線頻率，然后當達到一定的受力時，它就會降低。在另一個實例中，一開始設定的天線頻率低于一定受力強度下的天線頻率，當達到一定的受力強度時它就會上升?？捎糜诒景l(fā)明的這樣的受力敏感裝置有壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置等?；谑芰γ舾醒b置的類型不同，導致變化的受力強度可能是一個特定的受力值也可能是一個有選擇性的受力值的范圍。時間的長短必然導致天線共振頻率的變化，天線質(zhì)量也會導致不同的變化。例如，天線上帶有的受力敏感裝置的類型能夠影響改變天線共振頻率所需時間的長短。如圖2所示，為RFID標簽天線的等效電路圖。當標簽線圈天線進入讀寫器產(chǎn)生的交變磁場中，標簽天線與讀寫器天線之間的相互作用就類似于變壓器。兩者的線圈相當于變壓器的初級線圈和次級線圈。由標簽天線形成的諧振回路如圖2所示，包括標簽天線的
線圈電感(L)、寄生電容(Cp)和并聯(lián)電容(C2)，其諧振頻率為/ = 2n4L*C式中C為Cp和C2的并聯(lián)等效電容，Rl, R2為電路內(nèi)電感線圈及其他裝置的等效電阻。標簽和讀寫器雙向通信使用的載波頻率就是f。當要求標簽天線線圈外形很小，即面積小，且需一定的工作距離，RFID標簽與讀寫器問的天線線圈互感量就明顯不能滿足實際需求，可以在標簽天線線圈內(nèi)部插入具有高導磁率的鐵氧體材料，以增大互感量，從而補償線圈橫截面小的問題。如圖3所示，為本發(fā)明實施例受力敏感裝置、控制通斷的邏輯電路以及電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與RFID標簽天線等效電路相連接的示意圖。由標簽天線形成的諧振回路如圖所示，包括標簽天線的線圈電感(U、寄生電容(Cp)和并聯(lián)電容(C2)，其諧振頻率為
權利要求
1.一種帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的芯片上有兩個引腳；所述受力敏感裝置與這兩個引腳相連，并與所述RFID標簽的天線形成并聯(lián)結(jié)構，外界受力強度的變化會引起受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化，在所述受力敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置用于將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，邏輯電路的通斷決定了受力敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。
2.如權利要求I所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為單極子天線。
3.如權利要求I所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結(jié)構；或者所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結(jié)構。
4.如權利要求I所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置包括一可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、或一溝型場效應管、或場效應管的等效電路，所述受力敏感裝置包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置。
5.一種帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的芯片上有一個引腳；所述受力敏感裝置的一端與這個引腳相連，另一端連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結(jié)構，外界受力強度的變化會引起受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化，在所述受力敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置用于將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，邏輯電路的通斷決定了受力敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。
6.如權利要求5所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為單極子天線。
7.如權利要求5所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結(jié)構；或者所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結(jié)構。
8.如權利要求5所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置包括一可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、或一溝型場效應管、或場效應管的等效電路，所述受力敏感裝置包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置。
9.一種帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述受力敏感裝置連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結(jié)構，外界受力強度的變化會引起受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化，在所述受力敏感裝置與天線連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分，電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置用于將受力敏感裝置兩端電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，邏輯電路的通斷決定了受力敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。
10.如權利要求9所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為單極子天線。
11.如權利要求9所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結(jié)構；或者所述受力敏感裝置和與該受力敏感裝置相連的電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結(jié)構。
12.如權利要求9所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置包括一可變電壓轉(zhuǎn)換成可變電阻的裝置、或一溝型場效應管、或場效應管的等效電路，所述受力敏感裝置包括壓阻式壓力敏感裝置、壓電式壓力敏感裝置、壓電式測力裝置、壓電式加速度檢測裝置、高分子材料壓電敏感裝置、諧振敏感裝置、振弦式壓力敏感裝置、振筒式壓力敏感裝置、振膜式壓力敏感裝置、電感式壓力敏感裝置、氣隙電感式壓力敏感裝置、電感式油壓敏感裝置、扭矩檢測裝置。
13.一種帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)，所述RFID系統(tǒng)包括RFID標簽和RFID閱讀器，其特征在于， 所述RFID標簽包括權利要求1-4中任一項所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，或權利要求5-8中任一項所述帶受力敏感裝置的RFID標簽，或權利要求9-12中任一項所述帶受力敏感裝置的RFID標簽； 所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷，從而通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。
14.一種帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)的受力檢測方法，其特征在于，所述受力檢測方法應用于權利要求13所述帶受力敏感裝置的RFID系統(tǒng)，包括 通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷； 通過RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，此時若敏感裝置受到壓力，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下； 利用所述RFID閱讀器比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶受力敏感裝置的RFID標簽、RFID系統(tǒng)及受力檢測方法，受力敏感裝置與RFID標簽的天線形成并聯(lián)結(jié)構，在受力敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路和一個電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置，該連接的線路、該邏輯電路和該電壓-電阻轉(zhuǎn)換裝置是芯片的一部分當邏輯電路斷開時，受力敏感裝置不與天線并聯(lián)，若敏感裝置受到壓力，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，受力敏感裝置與天線并聯(lián)，若敏感裝置受到壓力，此時天線工作在第二共振頻率下；RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測所受壓力的改變。其可以較低成本來檢測所受壓力的變化。
文檔編號G01L1/18GK102750570SQ201210179499
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權日2012年6月1日
發(fā)明者霍靈瑜 申請人:北京物資學院