一种无芯片RFID角速度传感器及测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无芯片RFID角速度传感器及测量系统，包括介质基板、标签贴片单元及金属地板，所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述金属地板位于介质基板的下表面，所述标签贴片单元由多个经过弯折的偶极子构成。本实用新型专利技术能够实现对转动物体角速度的无线测量。

A Chipless RFID Angular Speed Sensor and Measurement System

【技术实现步骤摘要】
一种无芯片RFID角速度传感器及测量系统
本技术涉及物联网领域，具体涉及一种无芯片RFID角速度传感器及测量系统。
技术介绍
射频识别(RFID)技术是利用射频电磁波信号对目标物体信息进行识别和读写相关的一种无线通信技术。由于这种技术并不需要识别系统与待测目标物体之间进行直接的机械或光学接触，其应用领域日渐宽广，特别是在物联网领域。一般地，射频识别系统主要由标签、阅读器、应用软件系统三部分构成。其中，标签用来附着在待测物体上，从而向阅读器发送目标物体的相关信息。目前，标签主要包括无芯片标签和传统有芯片标签。而无芯片RFID标签由于相较于传统RFID标签去除了标签中的集成电路IC(IntegratedCircuit)，其无论是在标签制作成本还是对应用环境的适应能力上，都具有更大的优势。另一方面，传统的角速度传感器是利用Coriolis力原理进行角速度测量的，其在测量时，整个传感系统必须与待测物体保持接触连接，无法实现无线传感。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本技术首要目的是提供一种工作在超宽带(3.1-10.6GHz)的无芯片RFID角速度传感器；本技术的另一个目的是提供一种无芯片RFID角速度传感器的测量系统。本技术采用如下技术方案：一种无芯片RFID角速度传感器，包括介质基板、标签贴片单元及金属地板，所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述金属地板位于介质基板的下表面，所述标签贴片单元由多个经过弯折的偶极子构成。所述弯折的偶极子具体为L形，L形由横向枝节及竖直枝节构成。本技术中多个偶极子的横向枝节及竖直枝节相互平行，多个偶极子的顶点在一条直线上。所述竖直枝节的长度大于横向枝节。所述介质基板为单层。一种应用无芯片RFID角速度传感器的测量系统，包括阅读器、发射天线、接收天线及无芯片RFID角速度传感器，所述无芯片RFID角速度传感器附着在待测角速度的物体表面，发射天线发射垂直极化波作为询问信号，询问信号经过无芯片RFID角速度传感器的水平极化分量被接收天线接收。本技术的工作过程：将无芯片RFID角速度传感器附着在待测角速度的物体表面，设定此时标签物体的位置为初始位置；接着在静止状态下，由阅读器通过发射天线向处于初始位置的角速度传感器发射垂直极化波作为问询信号，该信号辐射到所述传感器的标签单元后会在其正交极化方向产生较高幅度的RCS分量，且该RCS将在多个特定的频点产生峰值，令多个峰值频点分别为f1、f2......fn，此时相应峰值点的值为初始值，分别记为A1、A2......An；当物体转动时，通过阅读器连续读取标签在f1、f2......fn个频点处水平方向上的RCS值B1、B2......Bn，并同时记录下每次读取这n个频点处RCS值时所处的时刻t；当在某个时刻t记录的RCS值满足RCS幅度差时，ε0为预设的误差精度，即认为在该时刻点t待测物体又转动回初始位置，则在满足上述的条件下的两个相邻的时刻t1与t2之间的物体转动的平均角速度表示为本技术的有益效果：(1)本技术能够实现对转动物体角速度的无线测量；(2)本技术采用双频点或多个离散频点来获取物体转动的角速度信息。相对于单一频点，能够更准确地测量角速度。而相对于采用幅频特性曲线，极大地减少了阅读器在读取及处理标签信息时的数据量，提高阅读器的读取及处理的速度，提高测量精度；(3)本技术无芯片RFID角速度传感器采用变极化标签，能够减少待测物体背景环境噪音对阅读器的影响。附图说明图1是本技术的俯视图；图2是本技术的侧视图；图3是本技术的结构参数图；图4是应用本技术的工作系统示意图；图5(a)是本技术中标签在转动角度为1度和初始位置即转动角度为0度时的RCS幅频仿真图；图5(b)是本技术中标签随物体转动时，在f1和f2两个频点处的水平方向上RCS幅度误差εRCS随转动角度Angle的仿真图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图1-图2所示，一种无芯片RFID角速度传感器，采用变极化技术，包括介质基板1、标签贴片单元2及金属地板3，所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述金属地板位于介质基板的下表面，所述标签贴片单元由多个经过弯折的偶极子构成，介质基板为单层介质基板。所述经过弯折的偶极子在几何形状上呈现L形，其水平方向与垂直方向的长度不一致。L形直接由竖直枝节及水平枝节构成。本实施例中标签贴片单元由12个L形枝节构成，12个L形枝节的水平枝节相互平行，竖直枝节相互平行，顶点在同一条直线上，并且L形枝节的开口朝下。通过改变水平枝节或者竖直枝节的长度来改变谐振频点的位置。本实施例中，所述介质基板采用高频板材TaconicTLX-8,其相对介电常数为2.55，电损耗角正切值为0.0019。如图2所示，介质基板的厚度H为0.8mm。如图3所示，介质基板的长度：L1＝25mm,W1＝20mm。如图3所示，标签贴片单元的具体参数为竖直枝节V2的长度：L2＝11mm，水平枝节H2的长度：W2＝6mm，宽度均为：cw＝0.5mm。相邻L形枝节之间的间隔距离皆为0.5mm。如图4所示，其为一种无芯片RFID角速度传感器的测量系统，它包括阅读器、发射天线TX和接收天线RX以及本实施例的角速度传感器(下称标签)，发射天线TX发射垂直极化波作为询问信号，此信号经过前面所述标签后发射回来的水平极化分量可被接收天线RX接收。如图5(a)所示，接收到的水平分量的RCS，当标签处于初始位置(转动角度为0degree)时，在频域的f1和f2两个频点表现为明显的谐振波峰，幅度分别为A1与A2。随着标签逆时针转动1degree，谐振峰值点频率向低频偏移，这导致在初始位置谐振频点f1和f2处的幅度值分别下降为B1和B2。于是，可得相应的幅度差为εRCS＝|B1-A1|+|B2-A2|＝5.85dBsm。如图5(b)所示，εRCS随旋转角度的大小变化，并在转动0degree(初始位置)和360degree(重新回到初始位置)时，εRCS取到最小值约为0.01dBsm,则此时可取误差精度ε0＝0.01dBsm,若记待测物体转动到0degree和360degree时的时刻分别为t1与t2，则在t1到t2这段时间之间，物体转动的角速度可以表示为上述实施例为本技术较佳的实施方式，但本技术的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无芯片RFID角速度传感器，其特征在于，包括介质基板、标签贴片单元及金属地板，所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述金属地板位于介质基板的下表面，所述标签贴片单元由多个经过弯折的偶极子构成。

【技术特征摘要】
1.一种无芯片RFID角速度传感器，其特征在于，包括介质基板、标签贴片单元及金属地板，所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述金属地板位于介质基板的下表面，所述标签贴片单元由多个经过弯折的偶极子构成。2.根据权利要求1所述的一种无芯片RFID角速度传感器，其特征在于，所述弯折的偶极子具体为L形，L形由横向枝节及竖直枝节构成。3.根据权利要求2所述的一种无芯片RFID角速度传感器，其特征在于，多个偶极子的横向枝节及竖直枝节相互平行，多个偶极子的顶点在一条直线上。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：常天海，孙攀，刘雄英，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44