研究设计并实现了一种基于U型谐振单元的无芯片射频识别(radio frequency identification,RFID)技术湿度传感器,该传感器结合Vivaldi宽频段天线,构建了一套无线无源的湿度传感系统,可实现对环境湿度的实时监测。无芯片RFID湿度传感器由8...研究设计并实现了一种基于U型谐振单元的无芯片射频识别(radio frequency identification,RFID)技术湿度传感器,该传感器结合Vivaldi宽频段天线,构建了一套无线无源的湿度传感系统,可实现对环境湿度的实时监测。无芯片RFID湿度传感器由8个U型谐振单元和1条与之耦合的微带线构成。在该设计中,两侧对称的谐振单元用于校准环境温度对湿度传感器的影响,其中1个单元由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)湿敏材料覆盖;中间6个U型单元用于RFID湿度传感器的ID信息编码。此外,本工作采用矩形环开槽技术优化了宽频带Vivaldi天线,并结合传感器实现了无线无源湿度传感。有线实验数据显示,在57%RH~71%RH的相对湿度范围内,产生了118 MHz的频率偏移,平均灵敏度为8.4 MHz/%RH。无线实验结果显示,在49%RH~70%RH的相对湿度范围内,产生了103 MHz的频率偏移,平均灵敏度为4.9 MHz/%RH。实验结果表明该无线无源湿度传感装置具有较高的检测灵敏度,可为无线无源湿度检测提供重要的解决方案。展开更多
生鲜农产品易发生品质劣变,其中氨气是反映其品质变化的重要检测指标。针对传统有芯片氨气传感器电路设计复杂、寿命有限问题,设计了一种无芯片射频识别(Radio frequency identification,RFID)氨气传感器,用于生鲜农产品挥发性氨气检测...生鲜农产品易发生品质劣变,其中氨气是反映其品质变化的重要检测指标。针对传统有芯片氨气传感器电路设计复杂、寿命有限问题,设计了一种无芯片射频识别(Radio frequency identification,RFID)氨气传感器,用于生鲜农产品挥发性氨气检测。首先,基于高频电磁仿真软件(High frequency structure simulator,HFSS)设计了微带贴片天线结构,研究了传感器天线的电磁场分布、回波损耗S11和极化特性,通过在微带天线上加载金属短路和寄生单元优化了传感器结构;采用激光雕刻技术制备传感器标签,并选择了在室温下对氨气具有良好选择性的ZnO/TiO_(2)纳米复合材料,将其喷涂在微带天线表面辐射单元上;其次,结合氨气射频检测原理,搭建了基于无芯片RFID的生鲜农产品挥发性氨气测试系统,分析了传感器的交叉敏感性和低温高湿环境下的稳定性,最后,对实际测试结果进行了主成分分析和Pearson相关分析。试验结果表明,该无芯片RFID传感器中心谐振频率为2.25 GHz,加载金属短路后增益提升0.13 dB,在实验室氨气质量浓度0~100 mg/L环境下灵敏度达到0.11 dB·L/mg,实际测试过程中,鸡肉氨气传感响应值较高,为9.0 dB;虾肉氨传感响应值较低,为4.5 dB。此外,传感器检测响应能有效区分干扰气体(H_(2)S、CO_(2)、CH_(4)、C2H5OH),相关系数绝对均值均小于0.5;在低温高湿环境下,传感器能够有效完成氨气检测,且稳定性良好。展开更多
文摘电力设备数字孪生技术的发展推动了各类新型传感技术在电力行业中的应用,并亟需一条稳定、明确的数据上云渠道,以供给电力设备孪生体进行更加深入的状态分析及故障预测。为此,研制了一种带有金属反射板的双天线射频识别(radio frequency identification,RFID)加速度与温度传感器,并设计了RFID传感系统内的数据包格式以及传感数据经由边缘网关通过4G网络以消息队列遥测传输(messagequeuingtelemetrytransport,MQTT)协议上传至物联网云平台的数据传输通道,然后以OFPSZ-150000/220变压器为例进行了传感器测试和数据传输协议的应用。结果表明:所设计的数据传输协议丢包率主要存在于RFID传感器信道内,在2 m内的丢包率为11.3%,在最远通信距离3 m处的丢包率为38.2%,在数据经由边缘网关上云的信道中几乎不存在数据包的丢失问题。研究表明所设计的RFID传感器具有一定的实用性,且数据通信协议通道是稳定可靠的。
文摘针对融合射频识别（RFID）的无线温度传感器节点设计的需求,采用0.18μm 1P6M台积电CMOS工艺,设计了一种低功耗集成温度传感器。该温度传感器首先将温度信号转换为电压信号,然后通过经压控振荡器将电压信号转换为受温度控制的频率信号,再通过计数器,将频率信号转换为数字信号。传感器电路利用MOS管工作在亚阈值区,并采用动态阈值技术获得超低功耗。测试结果显示：所设计的温度传感器仅占用0.051 mm2,功耗仅为101 n W,在0~100℃范围内误差为-1.5~1.2℃。
