[發(fā)明專利]無源無線磁場特性感測標(biāo)簽及感測系統(tǒng)

有效

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

本發(fā)明公開了一種無源無線磁場特性感測標(biāo)簽及感測系統(tǒng)，具體采用無源諧振型磁場量傳感器集成在板級無源電子標(biāo)簽中，配合讀寫器與上位機搭建基于RFID技術(shù)的磁場感測系統(tǒng)，實現(xiàn)對磁場量的高精度、高智能化監(jiān)測；通過單、雙傳感器采集模式兼容的無源諧振型磁場感測標(biāo)簽設(shè)計，可根據(jù)讀寫器控制切換采集模式，解決現(xiàn)有基于RFID技術(shù)的小型磁場感測系統(tǒng)具有運行模式單一、可二次開發(fā)空間小、精度與靈敏度得不到保障等問題。本發(fā)明的方案既可監(jiān)測恒定磁場，亦可監(jiān)測交變磁場，特別適合在大型電力傳輸中心對電力傳輸設(shè)備的磁場監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

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

背景技術(shù)

磁場存在于人類生活的方方面面，影響著人類的生存與生活。人類一直致力于對磁場的利用與監(jiān)測，在一些特殊領(lǐng)域，如軍事、工業(yè)生產(chǎn)等，對于磁場的監(jiān)測顯得尤為重要，因此很多磁場強度測試設(shè)備應(yīng)運而生，這些磁場強度測試設(shè)備往往具有不錯的測量精度，但由于其體積往往龐大，功耗高，加之需要人工介入完成測量，并不適合在一些特殊場合對磁場量合進行高精度、高頻次、高智能化的監(jiān)測活動。

無線傳感器網(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中的傳感器通過無線方式通信，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進行有線或無線方式的連接。因此將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入磁場量監(jiān)測領(lǐng)域，可以解決之前磁場量監(jiān)測所面臨的諸多問題。

射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)技術(shù)是傳統(tǒng)的無線通信識別技術(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)識別、方位追蹤等領(lǐng)域。RFID技術(shù)應(yīng)用在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，能兼具RFID和無線傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點，通過RFID射頻信號自動識別目標(biāo)的特性，將傳感器信號高頻次、遠距離傳輸，是實現(xiàn)智能磁場量監(jiān)測的不二選擇。

無源電子標(biāo)簽，即無源射頻標(biāo)簽，采用跳頻工作模式，具有抗干擾能力，用戶可自定義讀寫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，識讀距離可達十米以上。無源射頻標(biāo)簽具有寬工作頻段，既符合相關(guān)行業(yè)規(guī)定，又能進行靈活的開發(fā)應(yīng)用，其專用讀寫器可同時讀寫多個標(biāo)簽。由于其無源的工作特性，標(biāo)簽設(shè)計中無需電池，標(biāo)簽的內(nèi)存可反復(fù)擦寫100000次以上。無源電子標(biāo)簽由于沒有內(nèi)裝電池，在讀寫器的通信識別范圍之內(nèi)，電子標(biāo)簽從讀寫器發(fā)出的射頻能量中收集到其工作所需的電能。無源電子標(biāo)簽一般采用反向散射方式完成電子標(biāo)簽信息向讀寫器的傳送，所以無源電子標(biāo)簽也可稱之為被動標(biāo)簽，是實現(xiàn)基于RFID技術(shù)的無線磁場量傳感器網(wǎng)絡(luò)的絕佳載體。

現(xiàn)有磁場量感測技術(shù)主要有兩類，第一類為中大型常規(guī)磁場量監(jiān)測設(shè)備，以臺式設(shè)備為主，有源工作，如磁強計等；第二類為基于RFID技術(shù)的小型磁場感測系統(tǒng)，半有源或無源工作，采用自制或商用磁場傳感器芯片實現(xiàn)。

現(xiàn)有磁場量感測技術(shù)普遍存在的主要缺點有：

1)中、大型常規(guī)磁場量監(jiān)測設(shè)備普遍具有較高的功耗，基本采用有源模式運行工作，這對固定電源或者便攜式電池提出了一定要求，也增加了定期維護的成本，且在一些無法安裝電源或者無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)有的磁場量感測設(shè)備相對體積龐大，造價不菲，無法實現(xiàn)大面積傳感網(wǎng)絡(luò)布局。

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

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種無源無線磁場特性感測標(biāo)簽。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種無源無線磁場特性感測標(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LDO與2號LDO)、解調(diào)電路、處理器、磁場特性感知電路、選擇開關(guān)電路及反向散射電路，其中，