[發明專利]一種基于RFID的轉速測量裝置與方法

有效

• 申請號: 201210556967.9
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103063863A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 賴曉錚;謝澤明;劉云梁
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及射頻識別技術領域，特別涉及一種基于RFID的轉速測量裝置與方法。

背景技術

近年來，物聯網技術發展迅速，“智慧地球”構建了未來智能化世界的藍圖，射頻識別技術(RFID)是物聯網中最關鍵的技術之一。與傳統的條形碼相比，具有防水、防磁、耐高溫、讀取距離大、數據加密、存儲數據容量更大、存儲信息更改簡單等特點。由于射頻識別技術的這些獨特的優勢，利用RFID技術來實現物體各類信息的識別將是未來的趨勢，目前主要應用有圖書管理、物流管理、門禁系統、追蹤定位、溫度測量等。利用RFID技術來測量物體轉速是一項新的應用，擴展了RFID技術的應用范圍，對物聯網的普及有積極的作用。

轉速測量是許多工程實踐中需要應用到的技術，例如發動機轉速監控、車輪轉速檢測。傳統的物體轉速測量技術有光電編碼器、紅外式傳感器、霍爾傳感器、磁阻式傳感器、電容傳感器等。光電編碼器和紅外式傳感器要求被測物體相對傳感器是可見的；霍爾傳感器、磁阻式傳感器和電容傳感器可實現封閉式測量，但要求被測物體離傳感器距離較近。以上測量方法，在被測物體要求在密閉空間且測量器必須離被測物體較遠時，實現起來有較大的困難。

發明內容

本發明為了克服現有技術存在的缺點與不足，提供一種基于RFID的轉速測量裝置與方法，具有無接觸密閉環境測量和遠距離測量兩大特點。

本發明所采用的技術方案：

一種基于RFID的轉速測量裝置，包括RFID讀寫器、線極化標簽、讀寫器天線，所述讀寫器天線的主波束方向與被測物體的轉動面垂直，所述線極化標簽固定在被測物體上，且與被測物體同步轉動。

所述線極化標簽為無源線極化標簽，其天線的極化方向與被測物體的轉動面平行。

所述讀寫器天線為圓極化天線，所述讀寫器天線與線極化標簽的距離與RFID讀寫器的發射功率成正比，所述RFID讀寫器的發射功率越大，距離越大。

所述讀寫器天線與線極化標簽的距離為0-20cm。

所述測量方法，包括如下步驟：

S1RFID讀寫器向線極化標簽發送信號；

S2RFID讀寫器接收到線極化標簽返回信號，依次經過IQ解調濾波、隔離直流分量后得到I或Q路信號的瞬時值，進一步得到標簽返回信號的交流幅度I_A0或Q_A0；

S3以I路信號說明，每間隔T時間重復N次S2和S3，得到I路信號的交流幅度變化數據I_An＝{I_A0,I_A1….I_AN}，所述N為I路交流幅度變化數據的長度，T為采樣周期，所述T遠遠小于物體的轉動周期，且在時間T內，物體的轉動可忽略；T越小測量的精度和速度越高，根據具體情況確定，所述N取值越大測量越精確但測量所需時間也越長；

S4將I路信號的交流幅度變化數據進行傅里葉變換，得到I路信號的交流幅度變化主頻率f；

S5通過交流幅度變化主頻率，計算得到被測物體的轉速。

所述S5計算得到被測物體的轉速，具體為：將交流幅度變化主頻率f代入R＝f/4，得到被測物體的轉速。

所述S2進一步得到標簽返回信號的交流幅度I_A0或Q_A0，具體方法為：以I路信號說明，截取標簽返回信號的一段數據，所述一段數據中至少包含8個低電平和8個高電平，取直流信號的參考電平為Vref，在截取的標簽返回信號中采集大于Vref的8個峰值，計算得到最大平均值Vmax；在截取的標簽返回信號中，采集小于Vref的8個谷值，計算得到最小平均值Vmin，則I_A0=V_max-V_min。

將所得被測物體的轉動速度，發送到計算機或其他顯示單元進行下一步應用。

本發明的有益效果：

1、測速方法基于射頻信號反向散射原理，實現無接觸式測量，而且當被測物體要求在密閉環境不可見時，仍然可實現速度測量；

2、反射信號強度的與發射功率有關，只要提高發射功率，即可增加測量距離，實現遠距離的速度測量；

3、標簽反射的信號是經過固定碼率調制的波形，其幅度受外界干擾較小，與紅外以及光電測速相比，抗噪性能較好；

4、對RFID協議無需特殊的改動，在原有協議基礎上即可實現測速功能，應用方便。

附圖說明

圖1為一種基于RFID的轉速測量裝置結構圖。

具體實施方式