[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)源無(wú)線磁場(chǎng)特性感測(cè)標(biāo)簽及感測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010127783.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111325302B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鎮(zhèn)兵;李鋼;文光俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06K19/077
• 分類(lèi)號(hào): G06K19/077;G06K17/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專(zhuān)利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)源無(wú)線磁場(chǎng)特性感測(cè)標(biāo)簽及感測(cè)系統(tǒng)，具體采用無(wú)源諧振型磁場(chǎng)量傳感器集成在板級(jí)無(wú)源電子標(biāo)簽中，配合讀寫(xiě)器與上位機(jī)搭建基于RFID技術(shù)的磁場(chǎng)感測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)量的高精度、高智能化監(jiān)測(cè)；通過(guò)單、雙傳感器采集模式兼容的無(wú)源諧振型磁場(chǎng)感測(cè)標(biāo)簽設(shè)計(jì)，可根據(jù)讀寫(xiě)器控制切換采集模式，解決現(xiàn)有基于RFID技術(shù)的小型磁場(chǎng)感測(cè)系統(tǒng)具有運(yùn)行模式單一、可二次開(kāi)發(fā)空間小、精度與靈敏度得不到保障等問(wèn)題。本發(fā)明的方案既可監(jiān)測(cè)恒定磁場(chǎng)，亦可監(jiān)測(cè)交變磁場(chǎng)，特別適合在大型電力傳輸中心對(duì)電力傳輸設(shè)備的磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁場(chǎng)量感測(cè)技術(shù)。

背景技術(shù)

磁場(chǎng)存在于人類(lèi)生活的方方面面，影響著人類(lèi)的生存與生活。人類(lèi)一直致力于對(duì)磁場(chǎng)的利用與監(jiān)測(cè)，在一些特殊領(lǐng)域，如軍事、工業(yè)生產(chǎn)等，對(duì)于磁場(chǎng)的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要，因此很多磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，這些磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備往往具有不錯(cuò)的測(cè)量精度，但由于其體積往往龐大，功耗高，加之需要人工介入完成測(cè)量，并不適合在一些特殊場(chǎng)合對(duì)磁場(chǎng)量合進(jìn)行高精度、高頻次、高智能化的監(jiān)測(cè)活動(dòng)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN,Wireless Sensor Networks)被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡(luò),被稱為21世紀(jì)最具影響的技術(shù)之一，它是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，它的末梢是可以感知外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過(guò)無(wú)線方式通信，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時(shí)更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無(wú)線方式的連接。因此將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入磁場(chǎng)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，可以解決之前磁場(chǎng)量監(jiān)測(cè)所面臨的諸多問(wèn)題。

射頻識(shí)別(RFID，Radio Frequency Identification)技術(shù)是傳統(tǒng)的無(wú)線通信識(shí)別技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)非視距的通信，廣泛應(yīng)用于智能物流、交通、多目標(biāo)識(shí)別、方位追蹤等領(lǐng)域。RFID技術(shù)應(yīng)用在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，能兼具RFID和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)RFID射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)的特性，將傳感器信號(hào)高頻次、遠(yuǎn)距離傳輸，是實(shí)現(xiàn)智能磁場(chǎng)量監(jiān)測(cè)的不二選擇。

無(wú)源電子標(biāo)簽，即無(wú)源射頻標(biāo)簽，采用跳頻工作模式，具有抗干擾能力，用戶可自定義讀寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，識(shí)讀距離可達(dá)十米以上。無(wú)源射頻標(biāo)簽具有寬工作頻段，既符合相關(guān)行業(yè)規(guī)定，又能進(jìn)行靈活的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，其專(zhuān)用讀寫(xiě)器可同時(shí)讀寫(xiě)多個(gè)標(biāo)簽。由于其無(wú)源的工作特性，標(biāo)簽設(shè)計(jì)中無(wú)需電池，標(biāo)簽的內(nèi)存可反復(fù)擦寫(xiě)100000次以上。無(wú)源電子標(biāo)簽由于沒(méi)有內(nèi)裝電池，在讀寫(xiě)器的通信識(shí)別范圍之內(nèi)，電子標(biāo)簽從讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻能量中收集到其工作所需的電能。無(wú)源電子標(biāo)簽一般采用反向散射方式完成電子標(biāo)簽信息向讀寫(xiě)器的傳送，所以無(wú)源電子標(biāo)簽也可稱之為被動(dòng)標(biāo)簽，是實(shí)現(xiàn)基于RFID技術(shù)的無(wú)線磁場(chǎng)量傳感器網(wǎng)絡(luò)的絕佳載體。

現(xiàn)有磁場(chǎng)量感測(cè)技術(shù)主要有兩類(lèi)，第一類(lèi)為中大型常規(guī)磁場(chǎng)量監(jiān)測(cè)設(shè)備，以臺(tái)式設(shè)備為主，有源工作，如磁強(qiáng)計(jì)等；第二類(lèi)為基于RFID技術(shù)的小型磁場(chǎng)感測(cè)系統(tǒng)，半有源或無(wú)源工作，采用自制或商用磁場(chǎng)傳感器芯片實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有磁場(chǎng)量感測(cè)技術(shù)普遍存在的主要缺點(diǎn)有：

1)中、大型常規(guī)磁場(chǎng)量監(jiān)測(cè)設(shè)備普遍具有較高的功耗，基本采用有源模式運(yùn)行工作，這對(duì)固定電源或者便攜式電池提出了一定要求，也增加了定期維護(hù)的成本，且在一些無(wú)法安裝電源或者無(wú)法更換電池的特殊環(huán)境中，現(xiàn)有技術(shù)體現(xiàn)出了相當(dāng)?shù)木窒扌裕⑶椰F(xiàn)有的磁場(chǎng)量感測(cè)設(shè)備相對(duì)體積龐大，造價(jià)不菲，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積傳感網(wǎng)絡(luò)布局。

2)基于RFID技術(shù)的小型磁場(chǎng)感測(cè)系統(tǒng)具有采集模式單一、可二次開(kāi)發(fā)空間小、精度與靈敏度得不到保障等問(wèn)題，且該類(lèi)型研究成果較少、普及度較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種無(wú)源無(wú)線磁場(chǎng)特性感測(cè)標(biāo)簽。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種無(wú)源無(wú)線磁場(chǎng)特性感測(cè)標(biāo)簽，具體包括：天線、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)電路與功分器電路、整流及能量管理電路、LDO(線性穩(wěn)壓器)組(1號(hào)LDO與2號(hào)LDO)、解調(diào)電路、處理器、磁場(chǎng)特性感知電路、選擇開(kāi)關(guān)電路及反向散射電路，其中，