专利名称：一种带受力敏感装置的rfid标签、rfid系统及受力检测方法
技术领域：
本发明涉及RFID (Radio Frequency Identification,射频识别)技术领域,尤其涉及一种带受力敏感装置的RFID标签、RFID系统及受力检测方法。
背景技术：
近几年，RFID系统已经变得日益普遍。RFID系统主要用于对人和物的识别。一般来说，这个系统至少包含一个RFID阅读器，这个RFID阅读器能够在一个设定的范围内发射和接收来自一个或多个RFID标签的射频信号。这个RFID标签一般是封装起来的，可以贴在一个物体上，它包括一个能与天线进行信息交流的微芯片。这个微芯片一般来讲是一个集成电路，它可以用来储存和处理信息，调制解调射频信号，并且可以运行其他的特殊功 能。RFID标签的天线是用来接收和发送射频信号，并且通常适用于一种特殊的频率。在一些设备中，带有受力敏感装置的RFID系统已经被用于监测产品所处环境的受力何时超过了可以接受的受力强度。一般来说这些设备要求感应装置要有一个持续的能量来源，用来检测所受压力的改变，但是这会增加设备的成本。另外，一些设备要求感应装置还要与一个比较器电路相连，从而来检测出偏离参考电压的程度大�。庖灰蟠蟠笤黾恿松璞傅某杀�。总之，改进RFID系统是有必要的，它要求在不使用持续的能量来源或者使用一种低成本的附加电路时可以用来检测所受压力的改变。
发明内容
本发明实施例提供一种带受力敏感装置的RFID标签、RFID系统及受力检测方法，以较低成本来检测所受压力的变化。一方面，本发明实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID标签，所述RFID标签的芯片上有两个引脚；所述受力敏感装置与这两个引脚相连，并与所述RFID标签的天线形成并联结构，外界受力强度的变化会引起受力敏感装置两端电压或电流的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，电压-电阻转换装置用于将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。可选的，在本发明一实施例中，所述RFID标签的天线为单极子天线。可选的，在本发明一实施例中，所述RFID标签的天线为双偶极天线所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与两根天线同时形成并联结构。可选的，在本发明一实施例中，所述电压-电阻转换装置包括一可变电压转换成可变电阻的装置、或一沟型场效应管、或场效应管的等效电路，所述受力敏感装置包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置。另一方面，本发明实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID标签，所述RFID标签的芯片上有一个引脚；所述受力敏感装置的一端与这个引脚相连，另一端连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，外界受力强度的变化会引起受力敏感装置两端电压或电流的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换 装置是芯片的一部分，电压-电阻转换装置用于将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。可选的，在本发明一实施例中，所述RFID标签的天线为单极子天线。可选的，在本发明一实施例中，所述RFID标签的天线为双偶极天线所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与两根天线同时形成并联结构。可选的，在本发明一实施例中，所述电压-电阻转换装置包括一可变电压转换成可变电阻的装置、或一沟型场效应管、或场效应管的等效电路，所述受力敏感装置包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置。又一方面，本发明实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID标签，所述受力敏感装置连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，外界受力强度的变化会引起受力敏感装置两端电压或电流的变化，在所述受力敏感装置与天线连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，电压-电阻转换装置用于将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。可选的，在本发明一实施例中，所述RFID标签的天线为单极子天线。可选的，在本发明一实施例 中，所述RFID标签的天线为双偶极天线所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与两根天线同时形成并联结构。可选的，在本发明一实施例中，所述电压-电阻转换装置包括一可变电压转换成可变电阻的装置、或一沟型场效应管、或场效应管的等效电路，所述受力敏感装置包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置。又一方面，本发明实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID系统，所述RFID系统包括RFID标签和RFID阅读器，所述RFID标签包括上述带受力敏感装置的RFID标签；所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断，从而通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。再一方面，本发明实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID系统的受力检测方法，所述受力检测方法应用于上述带受力敏感装置的RFID系统，包括通过所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断；通过RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；利用所述RFID阅读器比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。上述技术方案具有如下有益效果因为采用受力敏感装置与RFID标签的天线形成并联结构，在受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，此时天线工作在第二共振频率下；RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变的技术手段，所以达到了可以较低成本来检测所受压力的变化的技术效果，并利用RFID获得的能量，解决了受力检测的供电问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例受力敏感装置与RFID标签芯片相连接的示意图；图2为RFID标签芯片内部天线的等效电路图；图3为本发明实施例受力敏感装置、逻辑开关以及电压-电阻转换装置与RFID标签芯片内部天线等效电路相连接的示意图；图4为本发明实施例受力敏感装置与RFID标签天线直接相连接的示意图；图5为本发明实施例受力敏感装置的结构说明图；
图6为本发明实施例基于信号强度的受力强度检测方法的流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例的受力敏感装置与RFID标签的芯片相连至少存在三种情况两引脚结构本发明是一种用来检测受力强度变化的装置、系统和技术。这一系统包含了一个标签，这一标签的芯片上有两个引脚。受力敏感装置与这两个引脚相连，与天线形成并联结构。外界受力强度的变化会引起受力敏感装置两端电压或电流的变化。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联。当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联。此时受力敏感装置若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变。当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下。阅读器能够给标签发送指令控制逻辑电路的通断，在逻辑电路接通时，可以通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。就一个实例而言，这一系统包含了一个标签，这一标签上只有一根天线(单极子天线)。这一标签的芯片上有两个引脚。受力敏感装置与这两个引脚相连，与天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。当逻辑电路接通时受力敏感装置若敏感装置受到压力，天线特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，其工作在第二共振频率下。阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。更确切地说，电压-电阻转换装置可以是一个将可变电压转换成可变电阻的装置、一个沟型场效应管或者是场效应管的等效电路。而受力敏感装置的具体实例包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置等。就另一个实例而言，这一系统包含了一个标签，这一标签上有两根天线(双偶极天线)。受力敏感装置与这两个引脚相连，与第一根天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。此时与受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置也与第一根天线并联，而第二根天线始终以第一共振频率正常通信。当逻辑电路接通时，被放置于一定的受力强度下，第一根天线特征频率和信 号强度至少有一个会发生改变，其工作在第二共振频率下。阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路接通时第一和第二根天线的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。通过比较第二根天线自身的逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异也可以检测所受压力的改变。更确切地说，电压-电阻转换装置可以是一个将可变电压转换成可变电阻的装置、一个沟型场效应管或者是场效应管的等效电路。而受力敏感装置的具体实例包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置等。一引脚结构这一标签的芯片可以仅有一个引脚，这一引脚向外与受力敏感装置的一端相连，受力敏感装置的另一端直接连到天线上。引脚在芯片内部的连接点与两个引脚的情况类似，最终仍然是要达到与天线并联的目的。同时在引脚与芯片内部电路连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路。另外，天线的电路上又并联了一个电压-电阻转换装置，电压-电阻转换装置又有线路与受力敏感装置和逻辑电路的两端线路连接。当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变。当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，其工作在第二共振频率下。阅读器能够给标签发送指令控制逻辑电路的通断，在逻辑电路接通时，可以通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。就一个实例而言，这一系统包含了一个标签，这一标签上只有一根天线(单极子天线)。受力敏感装置与这一个引脚相连，受力敏感装置的另一端直接连到天线上，与这根天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。当逻辑电路接通时若敏感装置受到压力，天线特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，其工作在第二共振频率下。阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。更确切地说，电压-电阻转换装置可以是一个将可变电压转换成可变电阻的装置、一个沟型场效应管或者是场效应管的等效电路。而受力敏感装置的具体实例包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置等。就另一个实例而言，这一系统包含了一个标签，这一标签上有两根天线(双偶极天线)。受力敏感装置与这一个个引脚相连，受力敏感装置的另一端直接连到天线上，与第一根天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。此时与受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置也与第一根天线并联，而第二根天线始终以第一共振频率正常通信。当逻辑电路接通时，被放置于一定的受力强度下，第一根天线工作在第二共振频 率下，其特征频率和信号强度至少有一个会发生改变。阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路接通时，第一和第二根天线的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。通过比较第一根天线自身的逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异也可以检测所受压力的改变。更确切地说，电压-电阻转换装置可以是一个将可变电压转换成可变电阻的装置、一个沟型场效应管或者是场效应管的等效电路。而受力敏感装置的具体实例包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置等。无引脚结构当RFID标签的芯片上没有引脚时，受力敏感装置可以直接连到天线上。受力敏感装置与天线形成并联结构。在天线与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。这种情况下，与受力敏感装置相连的天线不能脱离受力敏感装置而以第一共振频率通信。若敏感装置受到压力，天线的第二共振频率和信号强度至少会有一个发生变化。阅读器能够给标签装置发送指令，通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。就一个实例而言，这一系统包含了一个标签，这一标签上有两根天线(双偶极天线)。受力敏感装置直接与第一根天线相连。受力敏感装置与天线形成并联结构。在天线与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。而第二根天线不与受力敏感装置相连始终以第一共振频率正常通信。当被放置于一定的受力强度下，第一根天线特征频率和信号强度至少有一个会发生改变，其工作在第二共振频率下，而第二根天线的特征频率和信号强度不变。阅读器能够给标签发送指令，并通过比较第一和第二根天线的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。更确切地说，电压-电阻转换装置可以是一个将可变电压转换成可变电阻的装置、一个沟型场效应管或者是场效应管的等效电路。而受力敏感装置的具体实例包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置等。推而广之，天线的芯片上可以带也可以不带引脚，可以带一个也可以带多个引脚。天线的根数可以是一根、两根甚至是多根。相对应地也可以连接一个或多个受力敏感装置，同时受力敏感装置的型号可以相同也可以不同。另外，与之相连的电压-电阻转换装置也可以有许多变化。就装置的一种具体实例而言，当被放置于与一定的受力强度下，与受力敏感装置相连的天线的共振频率和信号强度至少有一个会发生改变。阅读器能够给标签装置发送指令，通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。 就一种受力敏感装置的具体实例而言，联立比较数值的方法包括将这些比较数值与多数的信号强度值进行比较。这些信号强度值属于不同的频率，并与多数的受力强度相联系，同时基于上述提到的比较可以检测受力的强度。然而，就另一个方面而言，一个RFID系统包括一个RFID标签装置和一个RFID阅读器装置。这个RFID标签装置被用来发送两种信号，即上述逻辑电路断开时的信号和逻辑电路接通时的信号，这两种信号至少有一种会对受到的请求作出回应。RFID阅读器装置用来对RFID标签装置至少发送一个请求。安装阅读装置是为了接收来自标签的逻辑电路接通时的信号强度值和逻辑电路断开时的信号强度值之间的比较值，并把这些比较值转化为受力的不同水平。在一个实例中，RFID标签的天线与受力敏感装置相连，在这一连接线路上有一个控制通断的逻辑电路。受力敏感装置与天线形成并联结构。在天线与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。在逻辑电路通断与否的两种情况下，该天线会有与之对应的两种不同的频率，即第一共振频率和第二共振频率。当逻辑电路接通并把这一标签装置放置于一定的受力强度下，由于共振频率的变化，就会产生不同信号的强度值。在一个实例中，RFID标签装置包括第一、第二两根天线。更好的情况是，第一根天线与受力敏感装置和电压-电阻转换装置相连，当这一标签装置被放置于一定的受力强度下，由于共振频率的变化，就会产生第二信号强度值与第一信号强度值的不同。又一方面，本发明实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID系统，所述RFID系统包括RFID标签和RFID阅读器，所述RFID标签包括上述带受力敏感装置的RFID标签；所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断，从而通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。再一方面，本发明实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID系统的受力检测方法，所述受力检测方法应用于上述带受力敏感装置的RFID系统，包括通过所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断；通过RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；利用所述RFID阅读器比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。如图I所示,为本发明实施例受力敏感装置与RFID标签芯片相连接的受力敏感标签10的示意图。如图I所示，标签装置10，包括一个底座15，一个集成电路板13，两个引脚16，17和一个双偶极天线11，12。集成电路板13上有两个引脚16，17，这两个引脚向外与受力敏感装置14相连，这两个引脚在芯片内部与天线的等效电路并联，并在连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路。受力敏感装置与天线形成并联结构。在天线与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置是芯片的一部分。电压-电阻转换装置的作用是将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化。通过逻辑电路的通断可以控制受力敏感 装置是否被接入芯片电路内，从而可以影响与射频�？橄嗔奶煜叩钠德�。当逻辑电路断开时，标签天线以第一共振频率通信。当逻辑电路接通时，被放置于一定的受力强度下，天线工作在第二共振频率下，其特征频率和信号强度至少会有一个发生改变。在一个实例中，发射端天线11，12由一种或多种不同的低电阻材料制成，这些材料有较高的导电性，例如铜，银，和铝，它们和上述提到的受力敏感装置通过两个引脚16，17和天线11，12相连，当天线11，12被放置于一定的受力强度下，受力敏感装置会引起一个或多个发射端发生共振频率的变化。这个变化的频率与接收和发送的频率都不一样。例如，逻辑电路接通时，受力敏感装置放置于一定的受力强度下，就会导致发送频率和接收频率中至少一个发生变化。在另一个实例中，一开始设定的天线频率值将高于一定受力环境下的天线频率，然后当达到一定的受力时，它就会降低。在另一个实例中，一开始设定的天线频率低于一定受力强度下的天线频率，当达到一定的受力强度时它就会上升。可用于本发明的这样的受力敏感装置有压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置等。基于受力敏感装置的类型不同，导致变化的受力强度可能是一个特定的受力值也可能是一个有选择性的受力值的范围。时间的长短必然导致天线共振频率的变化，天线质量也会导致不同的变化。例如，天线上带有的受力敏感装置的类型能够影响改变天线共振频率所需时间的长短。如图2所示，为RFID标签天线的等效电路图。当标签线圈天线进入读写器产生的交变磁场中，标签天线与读写器天线之间的相互作用就类似于变压器。两者的线圈相当于变压器的初级线圈和次级线圈。由标签天线形成的谐振回路如图2所示，包括标签天线的
线圈电感(L)、寄生电容(Cp)和并联电容(C2)，其谐振频率为/ = 2n4L*C式中C为Cp和C2的并联等效电容，Rl, R2为电路内电感线圈及其他装置的等效电阻。标签和读写器双向通信使用的载波频率就是f。当要求标签天线线圈外形很�。疵婊。倚枰欢ǖ墓ぷ骶嗬耄琑FID标签与读写器问的天线线圈互感量就明显不能满足实际需求，可以在标签天线线圈内部插入具有高导磁率的铁氧体材料，以增大互感量，从而补偿线圈横截面小的问题。如图3所示，为本发明实施例受力敏感装置、控制通断的逻辑电路以及电压-电阻转换装置与RFID标签天线等效电路相连接的示意图。由标签天线形成的谐振回路如图所示，包括标签天线的线圈电感(U、寄生电容(Cp)和并联电容(C2)，其谐振频率为
权利要求
1.一种带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的芯片上有两个引脚；所述受力敏感装置与这两个引脚相连，并与所述RFID标签的天线形成并联结构，外界受力强度的变化会引起受力敏感装置两端电压或电流的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，电压-电阻转换装置用于将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。
2.如权利要求I所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为单极子天线。
3.如权利要求I所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为双偶极天线所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与两根天线同时形成并联结构。
4.如权利要求I所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述电压-电阻转换装置包括一可变电压转换成可变电阻的装置、或一沟型场效应管、或场效应管的等效电路，所述受力敏感装置包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置。
5.一种带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的芯片上有一个引脚；所述受力敏感装置的一端与这个引脚相连，另一端连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，外界受力强度的变化会引起受力敏感装置两端电压或电流的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，电压-电阻转换装置用于将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。
6.如权利要求5所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为单极子天线。
7.如权利要求5所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为双偶极天线所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与两根天线同时形成并联结构。
8.如权利要求5所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述电压-电阻转换装置包括一可变电压转换成可变电阻的装置、或一沟型场效应管、或场效应管的等效电路，所述受力敏感装置包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置。
9.一种带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述受力敏感装置连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，外界受力强度的变化会引起受力敏感装置两端电压或电流的变化，在所述受力敏感装置与天线连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，电压-电阻转换装置用于将受力敏感装置两端电压或电流的变化转换成电阻的变化，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。
10.如权利要求9所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为单极子天线。
11.如权利要求9所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为双偶极天线所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置和与该受力敏感装置相连的电压-电阻转换装置与两根天线同时形成并联结构。
12.如权利要求9所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述电压-电阻转换装置包括一可变电压转换成可变电阻的装置、或一沟型场效应管、或场效应管的等效电路，所述受力敏感装置包括压阻式压力敏感装置、压电式压力敏感装置、压电式测力装置、压电式加速度检测装置、高分子材料压电敏感装置、谐振敏感装置、振弦式压力敏感装置、振筒式压力敏感装置、振膜式压力敏感装置、电感式压力敏感装置、气隙电感式压力敏感装置、电感式油压敏感装置、扭矩检测装置。
13.一种带受力敏感装置的RFID系统，所述RFID系统包括RFID标签和RFID阅读器，其特征在于， 所述RFID标签包括权利要求1-4中任一项所述带受力敏感装置的RFID标签，或权利要求5-8中任一项所述带受力敏感装置的RFID标签，或权利要求9-12中任一项所述带受力敏感装置的RFID标签； 所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断，从而通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。
14.一种带受力敏感装置的RFID系统的受力检测方法，其特征在于，所述受力检测方法应用于权利要求13所述带受力敏感装置的RFID系统，包括 通过所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断； 通过RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，此时若敏感装置受到压力，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时天线工作在第二共振频率下； 利用所述RFID阅读器比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。
全文摘要
本发明提供一种带受力敏感装置的RFID标签、RFID系统及受力检测方法，受力敏感装置与RFID标签的天线形成并联结构，在受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路和一个电压-电阻转换装置，该连接的线路、该逻辑电路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，此时天线工作在第二共振频率下；RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现通过比较来自天线的不同频率的信号强度之间的差异来检测所受压力的改变。其可以较低成本来检测所受压力的变化。
文档编号G01L1/18GK102750570SQ201210179499
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者霍灵瑜 申请人:北京物资学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
