一種測溫度的rfid系統(tǒng)及其測溫度的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種測溫度的RFID系統(tǒng)及其測溫度的方法，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括：RFID閱讀器、第一RFID標簽和第二RFID標簽，所述第一RFID標簽和所述第二RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一RFID標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一RFID標簽工作在第一共振頻率下；所述第二RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述溫敏裝置與所述第二RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一RFID標簽和所述第二RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一RFID標簽和所述第二RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。本發(fā)明可以較低成本來檢測溫度變化。
【專利說明】—種測溫度的RFID系統(tǒng)及其測溫度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及RFID (Radio Frequency Identif ication,射頻識別)【技術領域】，尤其涉及一種測溫度的RFID系統(tǒng)及其測溫度的方法。
【背景技術】
[0002]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)射和接受來自一個或多個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芯片，這個芯片為微芯片，其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。
[0003]在一些設備中，一種測溫度的RFID系統(tǒng)已經(jīng)被用于監(jiān)測產(chǎn)品所處環(huán)境的溫度何時超過了可以接受的溫度。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，用來檢測溫度的改變，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?？傊?，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溫度變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供一種測溫度的RFID系統(tǒng)及其測溫度的方法，以較低成本來檢測溫度變化。
[0005]一方面，本發(fā)明實施例提供了一種測溫度的RFID系統(tǒng)，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器、第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一 RFID標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下；所述第二 RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述第二 RFID標簽的芯片上有兩個引腳；所述溫敏裝置與這兩個引腳相連，并與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0006]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為單極子天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構。
[0007]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為雙偶極天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的一根天線形成并聯(lián)結構，或者與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
[0008]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述溫敏裝置為電阻型溫敏裝置，所述溫敏裝置包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置。
[0009]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種測溫度的RFID系統(tǒng)，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器、第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一 RFID標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下；所述第二 RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述第二 RFID標簽的芯片上有一個引腳；所述溫敏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)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0010]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為單極子天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構。
[0011]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為雙偶極天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的一根天線形成并聯(lián)結構，或者與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
[0012]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述溫敏裝置為電阻型溫敏裝置，所述電阻型溫敏裝置包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置。
[0013]又一方面，本發(fā)明實施例提供了一種測溫度的RFID系統(tǒng)，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器、第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一 RFID標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下；所述第二 RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述溫敏裝置連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0014]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為單極子天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構。
[0015]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為雙偶極天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的一根天線形成并聯(lián)結構，或者與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。[0016]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述溫敏裝置為電阻型溫敏裝置，所述電阻型溫敏裝置包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置。
[0017]再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種測溫度的RFID系統(tǒng)測溫度的方法，所述方法應用于上述測溫度的RFID系統(tǒng)，包括:將所述第一 RFID標簽放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一RFID標簽工作在第一共振頻率下:將所述第二 RFID標簽放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令給所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽并接收反饋信號；利用所述RFID閱讀器比較所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0018]上述技術方案具有如下有益效果:因為采用所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器、第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一 RFID標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下；所述第二 RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一RFID標簽和所述第二 RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變的技術手段，所以達到了以較低成本來檢測溫度變化的技術效果，并利用RFID獲得的能量，解決了溫度檢測的供電問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]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。
[0020]圖1為本發(fā)明實施例一種測溫度的RFID系統(tǒng)結構示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例溫敏裝置與第二 RFID標簽芯片相連接的示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例第二 RFID標簽芯片內(nèi)部天線的等效電路圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例溫敏裝置、第二 RFID標簽芯片內(nèi)部天線等效電路相連接的示意圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實施例溫敏裝置與RFID標簽天線直接相連接的示意圖；
[0025]圖6.1-圖6.2為本發(fā)明實施例溫敏裝置的結構說明圖；
[0026]圖7為本發(fā)明實施例基于信號強度的測溫度的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結合本發(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。
[0028]如圖1所示，為本發(fā)明實施例一種測溫度的RFID系統(tǒng)結構示意圖，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器1、第一 RFID標簽2和第二 RFID標簽3，所述第一 RFID標簽2和所述第二 RFID標簽3具有相同的芯片和天線；所述第一 RFID標簽2被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽2的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽2工作在第一共振頻率下；所述第二 RFID標簽3為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述溫敏裝置與所述第二 RFID標簽3的天線形成并聯(lián)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽3的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽3工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽2和所述第二 RFID標簽3分別接收所述RFID閱讀器I發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器I通過比較來自所述第一 RFID標簽2和所述第二 RFID標簽3不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。本發(fā)明實施例的溫敏裝置與第二 RFID標簽的芯片相連至少存在三種情況:
[0029]兩引腳結構:
[0030]本發(fā)明實施例是一種用來檢測溫度變化的RFID系統(tǒng)。這一系統(tǒng)包含了兩個RFID標簽:第一 RFID標簽和第二 RFID標簽。第二 RFID標簽的芯片上有兩個引腳，溫敏裝置與這兩個引腳相連，與天線形成并聯(lián)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化。此時被放置在一定的溫度水平下一段時間后，第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。第二 RFID標簽的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。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，實現(xiàn)通信，可以通過比較第一 RFID標簽和第二 RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0031]就一個實例而言,這一系統(tǒng)包含了 一種RFID標簽,所述標簽包含第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，第一 RFID標簽和第二 RFID標簽都只有一根天線。第二 RFID標簽的芯片上有兩個引腳，溫敏裝置與這兩個引腳相連，與天線形成并聯(lián)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化。此時被放置在一定的溫度水平下一段時間后，第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。第二 RFID標簽的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。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，實現(xiàn)通信，可以通過比較第一 RFID標簽和第二 RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0032]更確切地說，溫敏裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置等。
[0033]就另一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了兩個RFID標簽:第一 RFID標簽和第二 RFID標簽；第一 RFID標簽和第二 RFID標簽都有兩根天線。第二 RFID標簽的芯片上有兩個引腳，溫敏裝置與這兩個引腳相連，與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化。這與第二 RFID標簽僅含一根天線的情況類似。此時被放置在一定的溫度水平下一段時間后，第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。第二RFID標簽的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。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，實現(xiàn)通信，可以通過比較第一 RFID標簽和第二RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。更確切地說，溫敏裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置等。
[0034]一引腳結構:
[0035]這一系統(tǒng)包含了兩個RFID標簽:第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，第二 RFID標簽的芯片上有一個引腳，這一引腳向外與溫敏裝置的一端相連，溫敏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。外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化。此時被放置在一定的溫度水平下一段時間后，第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。第二 RFID標簽的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。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，實現(xiàn)通信，可以通過比較第一 RFID標簽和第二 RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0036]就一個實例而言,這一系統(tǒng)包含了兩個RFID標簽:第一 RFID標簽和第二 RFID標簽；第一 RFID標簽和第二 RFID標簽都只有一根天線。第二 RFID標簽的芯片上有一個引腳，溫敏裝置與這一個引腳相連，溫敏裝置另一端直接連到天線上，與天線形成并聯(lián)結構。外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化。此時被放置在一定的溫度水平下一段時間后，第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。第二 RFID標簽的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。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，實現(xiàn)通信，可以通過比較第一 RFID標簽和第二 RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。更確切地說，溫敏裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置等。
[0037]無引腳結構:
[0038]這一系統(tǒng)包含了兩個RFID標簽:第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，第二 RFID標簽的芯片上沒有引腳，溫敏裝置直接連到天線上。這種情況下，與溫敏裝置相連的天線不能脫離溫敏裝置而以正常的頻率通信。當被放置在一定的溫度水平下一段時間后，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化。RFID閱讀器能夠給標簽裝置發(fā)送指令，實現(xiàn)通信，通過比較來自第一 RFID標簽和第二 RFID標簽的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0039]就一個實例而言,這一系統(tǒng)包含了兩個RFID標簽:第一 RFID標簽和第二 RFID標簽；第一 RFID標簽和第二 RFID標簽都只有一根天線。第二 RFID標簽的芯片上沒有引腳，溫敏裝置直接連到天線上。外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化。此時被放置在一定的溫度水平下一段時間后，第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。第二 RFID標簽的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。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較第一 RFID標簽和第二根標簽工作時的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測溫度的改變。更確切地說，溫敏裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置等。
[0040]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溫敏裝置，同時溫敏裝置的型號可以相同也可以不同。就裝置的一種具體實例而言，當被放置于一定的溫度水平下一段時間后，與溫敏裝置相連的天線的特征頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變。RFID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溫度的改變。
[0041]就一種溫敏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)的溫度值相聯(lián)系，同時基于上述提到的比較可以檢測溫度的水平。
[0042]然而，就另一個方面而言，一個RFID系統(tǒng)包括兩個RFID標簽裝置和一個RFID閱讀器裝置。這兩個RFID標簽裝置被用來發(fā)送兩種信號，即，第一 RFID標簽的信號和第二RFID標簽的信號，閱讀器分別收到第一 RFID標簽的信號和第二 RFID標簽的信號，經(jīng)過后臺處理的第一 RFID標簽和第二 RFID標簽的信號強度值之間的比較值，并把這些比較值轉(zhuǎn)化為溫度的不同水平。
[0043]如圖2所示，為本發(fā)明實施例溫敏裝置與第二RFID標簽芯片相連接的感濕標簽10的示意圖。圖2中，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，這兩個引腳向外與溫敏裝置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)。該標簽可以與閱讀器進行通信。
[0044]在一個實例中，發(fā)射端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，它們和上述提到的溫敏裝置通過兩個引腳16，17和天線11，12相連，當天線11，12被放置于一定的溫度水平下一段時間后，溫敏裝置會引起一個或多個發(fā)射端發(fā)生共振頻率的變化，從而導致一個不同的頻率。這個頻率的變化與接收和發(fā)送的頻率都不一樣。例如，溫敏裝置放置于一定的溫度水平下一段時間后，就會導致發(fā)送頻率和接受頻率中至少一個發(fā)生變化。
[0045]在另一個實例中，一開始設定的天線頻率值將高于一定溫度環(huán)境下的天線頻率，然后當達到一定的溫度時，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溫度水平下的天線頻率，當達到一定的溫度水平時它就會上升。可用于本發(fā)明的這樣的溫敏裝置有:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置等。
[0046]基于溫敏裝置的類型不同，導致變化的溫度水平可能是一個特定的溫度值也可能是一個有選擇性的溫度值的范圍。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，天線上帶有的溫敏裝置的類型能夠影響改變天線共振頻率所需時間的長短。
[0047]如圖3所示，為第一 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/ = ln]L%c，式中C為Cp
和C2的并聯(lián)等效電容，R1, 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。[0048]如圖4所示，為本發(fā)明實施例溫敏裝置、與第二 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(L)、寄生電容
(Cp)和并聯(lián)電容(C2)，其諧振頻率為/ =，式C為Cp和C2的并聯(lián)等效電容，R1, R2
為電路內(nèi)電感線圈及其他裝置的等效電阻。M為代表溫敏裝置的可變電阻。此標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，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)生變化。
[0049]如圖5所示，為本發(fā)明實施例可檢測溫度變化的無源RFID標簽裝置40的簡圖。如圖4所示，標簽裝置40包括一個底座45，一個集成電路43和一個雙偶極天線41，42。與天線42相連的溫敏裝置44將會影響天線42的電阻。溫敏裝置44所適用的材料可以根據(jù)天線41，42中的任何一根的當前電壓來控制任何一個既定點的頻率。就一個實例而言，安裝天線41，42可以使其在相同的頻率產(chǎn)生共振。就另一個實例而言，安裝天線41，42可以使其在不同的頻率產(chǎn)生共振。
[0050]在一個實例中，發(fā)射端雙偶極天線41，42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，它們和上述提到的溫敏裝置相連，當天線41，42被放置于一定的溫度水平下一段時間后，溫敏裝置會引起一個或多個發(fā)射端發(fā)生共振頻率的變化，從而導致一個不同的頻率。這個頻率的變化與接收和發(fā)送的頻率都不一樣。例如，溫敏裝置放置于一定的溫度水平下一段時間后，就會導致發(fā)送頻率和接受頻率中至少一個發(fā)生變化。
[0051]在另一個實例中，一開始設定的天線頻率值將高于一定溫度環(huán)境下的天線頻率，然后當達到一定的溫度時，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溫度水平下的天線頻率，當達到一定的溫度水平時它就會上升?？捎糜诒镜陌l(fā)明的這樣的溫敏裝置有:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置等。
[0052]基于溫敏裝置的類型不同，導致變化的溫度水平可能是一個特定的溫度值也可能是一個有選擇性的溫度值的范圍。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，天線上帶有的溫敏裝置的類型能夠影響改變天線共振頻率所需時間的長短。
[0053]如圖6.1所示，熱敏電阻溫度傳感器元件由熱敏電阻613和電極611，612組成。熱敏電阻是一種用半導體材料613制成的敏感元件。其工作原理是利用半導體材料613的體電阻隨溫度變化而顯著變化的物理特性將溫度變量轉(zhuǎn)換成電量。熱電阻具有靈敏度高、體積小、制作簡單、壽命長、工作穩(wěn)定，便于實現(xiàn)遠距離測量和控制等特點。
[0054]如圖6.2所示，雙金屬片溫敏裝置由雙金屬片621，雙金屬片622以及粘合處623構成。雙金屬片是把具有不同熱膨脹系數(shù)的兩片金屬621，622片粘合在一起，構成如圖所示的裝置。當雙金屬片受到比粘合溫度更高的溫度時，它將朝著一個方向彎曲，當它受到比粘合溫度更低的溫度時，它將朝著另一個方向彎曲。
[0055]如圖7所示，為本發(fā)明實施例基于信號強度的測溫度的方法流程圖，所述方法應用于上述測溫度的RFID系統(tǒng)，包括:
[0056]701、將所述第一 RFID標簽放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下:
[0057]702、將所述第二 RFID標簽放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；
[0058]703、通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令給所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽并接收反饋信號；
[0059]704、利用所述RFID閱讀器比較所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
[0060]RFID閱讀器可測量收到信號的能量強度，計算出一個反應信號強度的比較值，然后將比較值轉(zhuǎn)化成不同的溫度值。就一個實例而言，閱讀器會設定一個時間段用來接收標簽的信號，如果沒有收到信號，閱讀器就會將信號強度記錄為O。
[0061]在這個系統(tǒng)中，RFID閱讀器將來自不與溫敏裝置相連的第一 RFID標簽的信號強度值作為一個參考值，把它與來與溫敏裝置相連的第二 RFID標簽的信號強度值進行比較。通過接收到的來自與溫敏裝置相連和不與溫敏裝置相連的第一 RFID標簽和第二 RFID標簽的信號，RFID閱讀器會收集到代表不同信號強度的比較值。然后，RFID閱讀器會把這樣一個比較值轉(zhuǎn)化為標簽所處的溫度水平。就一個具體的實例而言，配置這個RFID閱讀器是為了通過使用儲存的參考數(shù)據(jù)將接受到的來自連接或者不連接溫敏裝置的RFID標簽的RF信號強度的不同轉(zhuǎn)化為溫度值。
[0062]最好的情況是，將不連接溫敏裝置的第一 RFID標簽作為一個參考，可以將由于標簽和閱讀器之間的耦合所導致的變化過濾掉。此外，正如之前提到的那樣，溫敏裝置被應用到設計中會使它的阻抗值的變化與第二 RFID標簽被放置于特定溫度下的時間長短形成一一對應的關系。同上，通過使用本發(fā)明，在RFID標簽無源的條件下，RFID閱讀器能夠檢測到標簽裝置是否已經(jīng)被放置一定的溫度下以及這一溫度是否在可接受的范圍內(nèi)。
[0063]不使用兩根天線的各種RFID標簽也能用溫敏裝置來感知到溫度的變化，感知溫度的變化是基于天線上共振頻率的變化也能夠識別到天線接收到信號的變化。
[0064]例如通過對與溫敏裝置相連的天線的設計,能夠使天線的頻率在ISM(IndustrialScientific Medical,工業(yè)、科學、醫(yī)學)頻段內(nèi)變化,標準的標簽上都可以連接上這種與溫敏裝置以及邏輯電路相連的天線。
[0065]例如在一個具體的實例中標簽天線可以這么設定，在暴露在一定溫度環(huán)境中之前，天線的共振頻率是902-928MHZ，但是標簽一旦暴露在一定溫度環(huán)境中，由于溫度的影響，天線的共振頻率就降為899.5-927.5MHZ，在美國RFID的頻率頻段(902-928MHZ)被分割為52個頻道，在這52個頻道中閱讀器可以隨機的跳過不能接收到的頻道去，閱讀器這種跳躍的好處就是可以有效的防止多個閱讀器在同一個物理空間內(nèi)試圖使用同一個頻率所造成的沖突。
[0066]例如在一個例子中，RFID頻段(902-928MHZ)不是劃分為52個頻道而是平均劃分成了 η個頻道標簽的天線設定在此頻段(902-928ΜΗΖ)下進行工作。由于標簽天線與溫敏裝置相連，所以溫度只要超過了預先設定的值的范圍，天線標簽天線的工作頻率就下降到(899.5-927.5ΜΗΖ)這個頻率范圍之中。因此與原來的頻段相比較就將頻道η從頻段范圍中排除去，因此變化后的頻段(899.5-927.5ΜΗΖ)就不再允許標簽與頻道η進行信息的交流。[0067]在具體的實例中，如果標簽所在的環(huán)境超過了預期的溫度范圍，閱讀器只能通過頻道I至η-l給標簽發(fā)送指令，標簽也能做出反應，因為標簽中的天線就只能在這個頻率范圍內(nèi)工作，當閱讀器以η頻道的頻率向標簽發(fā)送指令時，因為標簽溫度的變化已經(jīng)導致標簽天線的共振頻率已經(jīng)下降到899.5-927.5ΜΗΖ不再達到928ΜΗΖ所以標簽就不再做出反應，將信息傳回閱讀器。
[0068]有利的方面是由于溫度超出了預先設定的值引起的天線工作頻率的變化就被這種信息交流的消失而反映出來。
[0069]在模型中，閱讀器可以向標簽發(fā)送一個在頻道η-l和頻道η之間的指令來進一步確認一下標簽天線的工作頻率范圍已經(jīng)發(fā)生了漂移，因為標簽能夠接受到通過頻道η-l發(fā)過來的指令，并且能夠通過頻道η-l能向閱讀器反饋信息，因為標簽不能夠接受到通過頻道η發(fā)過來的指令，并且不能夠通過頻道η能向閱讀器反饋信息，這樣就確定了標簽天線的工作頻率范圍已經(jīng)發(fā)生了漂移。
[0070]溫度的變化導致標簽天線的工作頻率發(fā)生向上和向下的漂移并且目前的發(fā)明并不限制在將頻段平均劃分為η個頻道。
[0071]本發(fā)明實施例可以較低成本來檢測溫度變化，并利用RFID獲得的能量，解決了溫度檢測的供電問題。
[0072]這個系統(tǒng)的各個特點的實施可能會涉及到軟件，硬件也可能涉及到軟硬件的結合才能達到，例如系統(tǒng)的許多優(yōu)點的實施是通過編程用一種高水平的處理和面向?qū)ο蟮木幊陶Z言與電腦和其他設備機器的相互交流的方式實現(xiàn)的。每一個這樣的功能程序可能被儲存在一個存儲中介中例如只讀存儲器中被一個電腦和處理器讀取來實現(xiàn)上述的功能。
[0073]本領域技術人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種說明性邏輯塊(illustrative logical block),單元,和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件,或兩者的結合進行實現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability),上述的各種說明性部件(illustrative components),單元和步驟已經(jīng)通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應用和整個系統(tǒng)的設計要求。本領域技術人員可以對于每種特定的應用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應被理解為超出本發(fā)明實施例保護的范圍。
[0074]本發(fā)明實施例中所描述的各種說明性的邏輯塊，或單元都可以通過通用處理器，數(shù)字信號處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設計來實現(xiàn)或操作所描述的功能。通用處理器可以為微處理器，可選地，該通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可以通過計算裝置的組合來實現(xiàn)，例如數(shù)字信號處理器和微處理器，多個微處理器，一個或多個微處理器聯(lián)合一個數(shù)字信號處理器核，或任何其它類似的配置來實現(xiàn)。
[0075]本發(fā)明實施例中所描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者這兩者的結合。軟件模塊可以存儲于RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、⑶-ROM或本領域中其它任意形式的存儲媒介中。示例性地，存儲媒介可以與處理器連接，以使得處理器可以從存儲媒介中讀取信息，并可以向存儲媒介存寫信息?？蛇x地，存儲媒介還可以集成到處理器中。處理器和存儲媒介可以設置于ASIC中，ASIC可以設置于用戶終端中?？蛇x地，處理器和存儲媒介也可以設置于用戶終端中的不同的部件中。
[0076]在一個或多個示例性的設計中，本發(fā)明實施例所描述的上述功能可以在硬件、軟件、固件或這三者的任意組合來實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，這些功能可以存儲與電腦可讀的媒介上，或以一個或多個指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電腦存儲媒介和便于使得讓電腦程序從一個地方轉(zhuǎn)移到其它地方的通信媒介。存儲媒介可以是任何通用或特殊電腦可以接入訪問的可用媒體。例如，這樣的電腦可讀媒體可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁性存儲裝置，或其它任何可以用于承載或存儲以指令或數(shù)據(jù)結構和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理器讀取形式的程序代碼的媒介。此外，任何連接都可以被適當?shù)囟x為電腦可讀媒介，例如，如果軟件是從一個網(wǎng)站站點、服務器或其它遠程資源通過一個同軸電纜、光纖電腦、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)或以例如紅外、無線和微波等無線方式傳輸?shù)囊脖话谒x的電腦可讀媒介中。所述的碟片(disk)和磁盤(disc)包括壓縮磁盤、鐳射盤、光盤、DVD、軟盤和藍光光盤，磁盤通常以磁性復制數(shù)據(jù)，而碟片通常以激光進行光學復制數(shù)據(jù)。上述的組合也可以包含在電腦可讀媒介中。
[0077]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器、第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一 RFID標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下；所述第二 RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述第二 RFID標簽的芯片上有兩個引腳；所述溫敏裝置與這兩個引腳相連，并與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
2.如權利要求1所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第一RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為單極子天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構。
3.如權利要求1所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第一RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為雙偶極天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的一根天線形成并聯(lián)結構，或者與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
4.如權利要求1所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述溫敏裝置為電阻型溫敏裝置，所述溫敏裝置包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置。
5.一種測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器、第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一RFID 標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下；所述第二 RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述第二 RFID標簽的芯片上有一個引腳；所述溫敏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)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽和所述第二RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
6.如權利要求5所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第一RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為單極子天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構。
7.如權利要求5所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第一RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為雙偶極天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的一根天線形成并聯(lián)結構，或者與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
8.如權利要求5所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述溫敏裝置為電阻型溫敏裝置，所述電阻型溫敏裝置包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置。
9.一種測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫度的RFID系統(tǒng)包括:RFID閱讀器、第一 RFID標簽和第二 RFID標簽，所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽具有相同的芯片和天線；所述第一RFID標簽被放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下:所述第二 RFID標簽為帶溫敏裝置的RFID標簽，所述溫敏裝置連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結構，外界溫度的變化會引起溫敏裝置本身電阻的變化，此時放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下；所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽分別接收所述RFID閱讀器發(fā)送的指令并反饋信號，所述RFID閱讀器通過比較來自所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
10.如權利要求9所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第一RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為單極子天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構。
11.如權利要求9所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第一RFID標簽和所述第二 RFID標簽的天線均為雙偶極天線:所述的溫敏裝置與所述第二 RFID標簽的一根天線形成并聯(lián)結構，或者與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
12.如權利要求9所述測溫度的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述溫敏裝置為電阻型溫敏裝置，所述電阻型溫敏裝置包括:熱敏電阻溫敏裝置、雙金屬片式溫敏裝置、電容式溫敏裝置。
13.—種測溫度的RFID系統(tǒng)測溫度的方法，其特征在于，所述方法應用于權利要求1-4中任一項所述測溫度的RFID系統(tǒng)，或權利要求5-8中任一項所述測溫度的RFID系統(tǒng)，或權利要求9-12中任一項所述測溫度的RFID系統(tǒng)，包括: 將所述第一 RFID標簽放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第一 RFID標簽的天線的第一共振頻率和信號強 度保持不變，此時所述第一 RFID標簽工作在第一共振頻率下: 將所述第二 RFID標簽放置在一定的溫度水平下一段時間后，所述第二 RFID標簽的天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時所述第二 RFID標簽工作在第二共振頻率下； 通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令給所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽并接收反饋信號； 利用所述RFID閱讀器比較所述第一 RFID標簽和所述第二 RFID標簽工作時不同頻率的信號強度之間的差異來檢測溫度的改變。
【文檔編號】H01Q5/10GK103455773SQ201210183688
【公開日】2013年12月18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, 劉丙午, 王玉泉 申請人:北京物資學院