一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种用无线射频技术识别的电阻型传感器。该传感器包括介质板、V形散射单元和待测电阻三部分，V形散射单元由两条长度相同的金属臂构成，其中一条为固定臂A，放置方向与激励电磁波的极化方向一致，另一条为旋转臂B，旋转臂B与固定臂A的夹角为θ，0°＜θ≤180°，夹角θ用来编码传感器的地址信息，待测电阻加载在V形散射单元的两臂中间，且与两金属臂之间的距离以及夹角相同。当角度θ和电阻器的电阻值发生变化时，V形散射单元的散射场都会随着变化，通过检测传感器水平和垂直方向上的反向散射电场，可同时检测出θ和电阻器的电阻值。本发明专利技术的传感器结构简单，成本低，工作频段较窄，可有效提高频谱的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器
本专利技术涉及射频识别
，具体为一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器，以及用该传感器实现对传感器地址信息和待测电阻阻值识别的方法。
技术介绍
电阻式传感器能将待测的物理量转换成电阻或电压输出的传感元件，它与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。射频识别RFID(RadioFrequencyIdentification)是一种自动识别技术，其具有体积小、寿命长、可重复使用等特点，被广泛应用于无线电领域。随着RFID技术日益强大，射频识别在追踪物品、身份识别、鉴别真伪、非接触式付款等领域的全面实施。目前的电阻式传感器将物理量转换成电阻或电压，不能直接用射频识别技术进行识别。本专利技术就是为了解决这一不足而设计的一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种能够用射频识别技术检测的电阻型传感器。本专利技术的实施方案是：本专利技术是将无芯片射频识别标签与待检测电阻集成于一体，主要由介质板、V形散射单元和待测电阻构成，V形散射单元有两条金属臂，一条为固定臂A，另一条为旋转臂B，旋转臂B与固定臂A成夹角θ。待测电阻R加载在V形散射单元的两个金属臂之间。该传感器采用线极化波激励，固定臂A的放置方向与激励电磁波的极化方向一致，即当激励电磁波为水平极化波时，固定臂A沿水平方向，当激励电磁波为垂直极化波时，固定臂沿竖直方向放置。当V形散射单元的两条金属臂之间加载0Ω电阻时，可测得平面波垂直入射到传感器时散射电场Ex0、Ey0。加载待测电阻R后，散射电场ExR和EyR随着角度θ与电阻R而变化。当θ不变，而R变化时，ExR和EyR都随着发生变化，但用来决定θ的ExR/EyR不变，因而得到的θ相同，因此角度θ可以来编码地址信息。同时，根据Ex0，Ey0和ExR，EyR可以得到电阻R的值。本专利技术是通过如下技术来实现的：一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器，由介质板、V形散射单元和待测电阻R构成，V形散射单元由两条金属臂A和B构成，其中金属臂A为固定臂，另一条臂B为旋转臂，与固定臂A呈角度θ，0°<θ≤180°(优选：30°≤θ≤180°)，夹角θ用来编码传感器的地址信息。待检测的电阻加载在两个V形散射单元的中间。传感器的谐振频率fr由式(1)决定，其中l为散射单元其中一个臂的长度，c为光速，εe为有效介电常数，εr为介质的相对介电常数，h为介质板的厚度，w为A臂(或B臂)的宽度该传感器采用线极化波激励，固定臂A的放置方向与激励电磁波的极化方向一致，即，当激励电磁波为水平极化波时，固定臂A沿水平方向，当激励电磁波为垂直极化波时，固定臂沿竖直方向放置。采用无线射频技术读取传感器散射电场信息，实现对传感器地址信息和待测电阻的识别。1、加载0Ω电阻时1)、平面波入射到散射单元上，假设散射单元单位长度的散射电场为E，由于两条金属臂的长度相同为l，臂A在水平方向上的散射电场分量为l×E，臂B的散射电场在水平方向上的分量为l×cosθ×E，在垂直方向上的分量为l×sinθ×E。则水平散射电场Ex0为Ex0＝l×E-l×cosθ×E(3)垂直方向上的散射电场Ey0为Ey0＝l×sinθ×E(4)水平方向与垂直方向上散射电场的比值为2、加载待测电阻R加载待测电阻R后，水平极化方向和垂直极化方向上的散射电场分别为ExR和EyR，与Ex0和Ey0有关系式：从而得到用来编码地址信息的角度θ为利用曲线拟合的方法，得到电阻R为当θ<135°时，其中，α＝180°-θ(8)当θ≥135°时，其中，α＝180°-θ(9)根据传感器工作时频谱的分布情况，本专利技术选择θ＝30°～180°，间隔为10°的16个角度来编码地址信息，每个单元可以实现4bit信息的编码，对应4位的地址信息；在实际使用中，如果需要识别的目标比较多，可以通过增加散射单元来增加传感器地址信息的容量。如，需要8位地址时，可以用两个单元实现，以此类推。为避免散射单元之间的相互影响，不同单元的金属臂采用不同的长度。本专利技术相比于与其他传感器的优点：本传感器的信息可以采用无线射频技术读取，通过测量电阻传感器在水平和垂直两个极化方向上的背向散射电场，可以实现对地址信息和电阻值的识别与测量。因此，该传感器能够将其地址信息和电阻值直接转换为无线信号，可直接应用于射频识别系统。本专利技术的传感器结构简单且无芯片，大大降低了制作成本，并且工作频段较窄，有效的提高了频谱的利用率。附图说明图1是本专利技术电阻型传感器的结构示意图图2是本专利技术θ＝120°，R＝20Ω实施例的散射场图3是本专利技术θ＝150°，R＝30Ω实施例的散射场具体实施方式下面结合附图和两个具体的实施例对本专利技术做更详细的描述。本专利技术所述的传感器结构如图1所示，是在一层介质板上面刻蚀一个V形的金属散射单元和一个待测电阻R，介质基板为RogersRO4003，介电常数为3.55，尺寸为40×40×0.8mm3。V形散射单元由两条相同的金属臂构成，固定臂A沿水平方向放置，旋转臂B与水平极化方向的夹角为θ。两金属臂长度相同为15×0.5mm2，且到坐标中心的距离均为1.75mm。在两条金属臂之间加载一个待测电阻R，电阻R到两金属臂之间的距离以及夹角相等。图2是本专利技术θ＝120°，R＝20Ω实施例的散射电场。从图中可知，加载0Ω电阻时，谐振频率处的散射电场水平分量为Ex0＝17.14mV/m，垂直分量为Ey0＝10.06mV/m。加载20Ω的电阻后，谐振频率处的散射电场水平分量为ExR＝11.35mV/m，垂直分量为EyR＝6.35mV/m；将ExR和EyR代入公式(7)得到θ1＝121.7°，说明传感器的实时角度为120°，对应的地址码为1001；由于θ小于135°，将电场值代入公式(8)得到R1＝20.52Ω，误差为0.52Ω。图3是本专利技术的θ＝150°，R＝30Ω实施例的散射场，从图中可知，加载0Ω电阻时，谐振频率处的散射电场水平分量为Ex0＝22.22mV/m，垂直分量为Ey0＝6.03mV/m。加载30Ω的电阻后，谐振频率处的散射电场水平分量为ExR＝13.21mV/m，垂直分量EyR＝3.57mV/m；将ExR和EyR代入公式(7)得到θ1＝149.8°，说明传感器的实时角度为150°，对应的地址码为1100；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器，包括介质板、散射单元和待测电阻三部分，其特征在于所述散射单元为V形，V形散射单元由两条长度相同的金属臂构成，其中一条为固定臂A，放置方向与激励电磁波的极化方向一致，另一条为旋转臂B，旋转臂B与固定臂A的夹角为θ，0°<θ≤180°，夹角θ用来编码传感器的地址信息，待测电阻加载在V形散射单元的两臂中间，且与两金属臂之间的距离以及夹角相同。

【技术特征摘要】
1.一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器，包括介质板、散射单元和待测电阻三部分，所述散射单元为V形，V形散射单元由两条长度相同的金属臂构成，其中一条为固定臂A，放置方向与激励电磁波的极化方向一致，另一条为旋转臂B，旋转臂B与固定臂A的夹角为θ，0°<θ≤180°，夹角θ用来编码传感器的地址信息，其特征在于所述的待测电阻加载在V形散射单元的两臂中间，且与两金属臂之间的距离以及夹角相同。2.根据权利要求1所述的一种采用无线射频技术识别的电阻型传感器，其特征在于所述旋转臂B与固定臂A的夹角30°≤θ≤180°。3.一种根据权利要求1或2所述的电阻型传感器实现对传感器地址信息和待测电阻阻值识别的方法，其特征在于，采用无线射频技术，通过检测传感器水平和垂直两个极化方向上的反向散射电场信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文梅，杨敏，韩国瑞，陈新伟，韩丽萍，李莉，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14