自zi動dong識shi別bie技ji術shu是shi一yi種zhong高gao度du自zi動dong化hua的de信xin息xi和he數shu據ju采cai集ji技ji術shu。自zi動dong識shi別bie係xi統tong在zai出chu入ru控kong製zhi與yu安an全quan應ying用yong方fang麵mian
，在zai供gong應ying鏈lian與yu製zhi造zao過guo程cheng工gong業ye領ling域yu的de產chan品pin跟gen蹤zong方fang麵mian，以yi及ji在zai零ling售shou終zhong端duan方fang麵mian的de應ying用yong等deng很hen普pu遍bian。目mu前qian最zui普pu遍bian的de自zi動dong識shi別bie要yao算suan七qi十shi年nian代dai開kai發fa的de條tiao形xing碼ma技ji術shu。近jin年nian來lai，射she頻pin識shi別bie(Radio Fre quency Identification, RFID)技ji術shu在zai自zi動dong識shi別bie中zhong得de到dao較jiao多duo使shi用yong。同tong時shi，射she頻pin識shi別bie在zai溫wen度du傳chuan感gan器qi方fang麵mian的de研yan究jiu與yu商shang業ye化hua也ye展zhan示shi出chu良liang好hao前qian景jing。下xia麵mian段duan落luo分fen別bie就jiu射she頻pin識shi別bie技ji術shu和he射she頻pin識shi別bie溫wen度du傳chuan感gan器qi展zhan開kai論lun述shu。

 

　　

shepinshibiejishuliyongwuxianshepinfangshizaiyueduqiheyingdaqizhijianjinxingfeijiechushuangxiangshujuchuanshu
，yidadaomubiaoshibieheshujujiaohuandemude。shibiegongzuowuxurengongganyu
，kegongzuoyugezhongeliehuanjing。RFID技術可識別高速運動物體並可同時識別多個標簽。與傳統的自動識別係統(如條形碼)相比，RFID技術具有很多優勢：可以定向或不定向的 遠距離讀寫數據，無需保持對象可見;可以透過外部材料讀取數據;可以同時處理多個電子標簽;可以在惡劣環境下工作;可以儲存的信息量很大;可以通過 RFID標簽對物體進行物理定位等。但RFID標簽不能象條形碼那樣隨意扔掉。

 

射she頻pin技ji術shu的de基ji本ben原yuan理li是shi電dian磁ci理li論lun。射she頻pin識shi別bie技ji術shu的de基ji本ben原yuan理li是shi利li用yong射she頻pin信xin號hao和he空kong間jian耦ou合he傳chuan輸shu特te性xing來lai獲huo得de對dui被bei識shi別bie物wu體ti的de自zi動dong識shi別bie。射she頻pin識shi別bie係xi統tong一yi般ban由you電dian子zi標biao簽qian和he閱yue讀du器qi兩liang部bu分fen組zu成cheng，基ji本ben模mo型xing圖tu見jian圖tu1。閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型包括電感耦合(變壓器模型)和電磁反向散射耦合(雷達原理模型)。dianzibiaoqianfuzhezaibeishibiedewutishang
，dangjinrukeshibiefanweishi
，yueduqiyifeijiechudefangshijiangbiaoqianzhongdexinxitiquchulai。shepinbiaoqianfenweiyouyuanhewuyuanliangzhong。youyuanbiaoqianshibiejulijiaochangtijijiaoda，danshoumingyouxianqiejiagejiaogao;無wu源yuan標biao簽qian則ze相xiang反fan。應ying答da器qi一yi般ban由you集ji成cheng電dian路lu連lian接jie到dao天tian線xian，收shou發fa器qi質zhi詢xun應ying答da器qi以yi了le解jie其qi中zhong的de儲chu存cun信xin息xi
，包bao括kuo產chan品pin係xi列lie號hao以yi及ji其qi它ta相xiang關guan用yong戶hu寫xie入ru的de信xin息xi。RFID係統算是一種傳感係統。

 

　　

然而，射頻通信和半導體電路的物理性質限製了RFID應(ying)答(da)器(qi)的(de)大(da)小(xiao)空(kong)間(jian)和(he)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)的(de)性(xing)能(neng)。典(dian)型(xing)的(de)應(ying)答(da)器(qi)由(you)微(wei)芯(xin)片(pian)和(he)天(tian)線(xian)組(zu)成(cheng)，用(yong)來(lai)通(tong)過(guo)射(she)頻(pin)電(dian)波(bo)傳(chuan)播(bo)信(xin)息(xi)。應(ying)答(da)器(qi)有(you)主(zhu)動(dong)式(shi)和(he)被(bei)動(dong)式(shi)兩(liang)種(zhong)。主(zhu)動(dong)式(shi)應(ying)答(da)器(qi)在(zai)標(biao)簽(qian)上(shang)有(you)一(yi)個(ge)電(dian)源(yuan)供(gong)應(ying)
，比(bi)方(fang)說(shuo)電(dian)池(chi)。而(er)被(bei)動(dong)式(shi)的(de)應(ying)答(da)器(qi)都(dou)是(shi)通(tong)過(guo)收(shou)發(fa)器(qi)的(de)質(zhi)詢(xun)信(xin)號(hao)來(lai)獲(huo)得(de)能(neng)量(liang)。

　　

大da多duo數shu情qing況kuang下xia，無wu論lun是shi主zhu動dong式shi還hai是shi被bei動dong式shi的de發fa射she應ying答da器qi隻zhi有you在zai收shou發fa器qi質zhi詢xun時shi才cai發fa射she一yi個ge信xin號hao。主zhu動dong式shi的de操cao作zuo距ju離li可ke以yi較jiao遠yuan

，甚shen至zhi在zai惡e劣lie的de環huan境jing中zhong。遠yuan程cheng耦ou合he係xi統tong的de操cao作zuo距ju離li一yi般ban在zai1米之內
，頻率低於135 kHz(該頻段特點是具有良好的物體穿透能力)，或者是6.75 MHz
、13.56 MHz和27.125 MHz中的一個;長距離係統操作距離一般在1米到10米之間(當然航空應答器操作距離更長，幾百米到上千米)
，目前使用915 MHz(歐洲禁止)以及2.45 GHz


、5.8 GHz和24.125 GHz。應答器的數據數量從幾位到幾千個字節。數據數量影響到RFID係統的可用頻率，故此
，高數據量的標簽一般用於超高頻率以便所有數據可以在若幹毫秒內讀完。隻讀的應答器比可讀/寫的應答器相對價格要低，但使用的場合受限，因為標簽上的物品信息無法更新。

　　

然而，可讀/寫的應答器安全性能要低。多頁可讀/寫的應答器解決了這個問題

，因為每個用戶可以授權一頁信息。被動式讀/寫的應答器常常使用電可擦除式隻讀存儲器(EEPROM)，占用集成電路較大的空間並消耗較大的電流。而被動式應答器需要減小功耗以便保證操作距離。

　　

另外，EEPROM的讀取次數也有限製
，不會超過幾十萬次，而且讀取時間很慢(一百毫秒左右)。典型的低功耗應答器消耗10μW到50μW的能量。被動式應答器一般通過電感耦合(質詢信號產生的磁場)、電容耦合(質詢信號產生的電場)huozheyuanchangnengliangshoujidexingshihuodenengliang。suizhedianchijishudejinbu
，zhudongshiyingdaqideshoumingzaileguanqiejinshenshiyongxiakeyijiejinshinian。dangtongyitongdaodeduogeyingdaqiduitongyigeshoufaqichanshengfanyingshitamendexinhaokenenghuxiangyingxiang，zaochengdehouguojiushichuanshushibai。RFID的防衝突方法受製於低級的運算能力
，包括內存有限。

　　

另(ling)外(wai)，費(fei)用(yong)也(ye)是(shi)個(ge)大(da)問(wen)題(ti)。尤(you)其(qi)是(shi)頻(pin)域(yu)防(fang)衝(chong)突(tu)法(fa)，雖(sui)然(ran)通(tong)信(xin)能(neng)力(li)強(qiang)健(jian)但(dan)複(fu)雜(za)程(cheng)度(du)和(he)費(fei)用(yong)都(dou)很(hen)高(gao)。現(xian)在(zai)的(de)大(da)多(duo)數(shu)防(fang)衝(chong)突(tu)法(fa)是(shi)時(shi)域(yu)防(fang)衝(chong)突(tu)法(fa)，也(ye)就(jiu)是(shi)傳(chuan)輸(shu)的(de)位(wei)置(zhi)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)。在(zai)數(shu)據(ju)安(an)全(quan)方(fang)麵(mian)
，最(zui)好(hao)的(de)情(qing)況(kuang)是(shi)應(ying)答(da)器(qi)和(he)收(shou)發(fa)器(qi)相(xiang)互(hu)識(shi)別(bie)授(shou)權(quan)。德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)和(he)微(wei)芯(xin)公(gong)司(si)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)出(chu)授(shou)權(quan)和(he)加(jia)密(mi)的(de)應(ying)答(da)器(qi)。

　　

　　

隨著RFID和傳感器技術的成熟， 近年來人們關注將它們集成。現在有兩種RFID傳感器標簽體係：一種RFID標簽集成傳統電池支持的傳感器於矽芯片上並帶有模/數轉換器;這種技術適合多種傳感器，但標簽尺寸大且成本高， 且qie壽shou命ming受shou限xian於yu電dian池chi容rong量liang。第di二er種zhong將jiang傳chuan感gan器qi集ji成cheng於yu標biao簽qian天tian線xian上shang，這zhe樣yang尺chi寸cun和he成cheng本ben下xia降jiang，但dan如ru何he設she計ji這zhe樣yang的de傳chuan感gan器qi元yuan件jian成cheng為wei問wen題ti所suo在zai。一yi般ban而er言yan，射she頻pin識shi別bie技ji術shu識shi別bie距ju離li可ke達da幾ji十shi米mi以yi上shang。帶dai有you智zhi能neng傳chuan感gan器qi的deRFID
，shiwuxianchuanganwangluodezhongyaozuchengbufen。lingwai，wendushihenzhongyaodehuanjingcanshuzhiyi

，wenduchuanganqiyinggainenggoujianshihejiluguanjiandewendubianhua。zaibiaoqianxinpianzhongqianruwenduchuangandianlushiyidafangxiang。

　　

目前基於CMOS工藝的RFID溫wen度du傳chuan感gan方fang法fa有you兩liang種zhong典dian型xing結jie構gou。一yi種zhong是shi利li用yong模mo數shu轉zhuan換huan將jiang與yu溫wen度du有you關guan的de電dian壓ya信xin號hao轉zhuan換huan成cheng包bao含han溫wen度du信xin息xi的de數shu字zi信xin號hao。另ling一yi種zhong是shi采cai用yong時shi域yu數shu字zi量liang化hua的de方fang式shi將jiang周zhou期qi隨sui wendubianhuadexinhaozhuanhuachengbaohanwenduxinxideshuzixinhao，jiliyongyigeshuchuzhouqisuiwendubianhuadeshizhongduiyigemaichongkuanduyuwenduwuguandemaichongxinhaojinxingcaiyangjishu

，huozheliyongyigeshuchuzhou 期與溫度無關的時鍾對一個脈衝寬度隨溫度變化的脈衝信號進行采樣計數;最(zui)終(zhong)通(tong)過(guo)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)得(de)到(dao)溫(wen)度(du)信(xin)息(xi)。采(cai)用(yong)第(di)一(yi)種(zhong)結(jie)構(gou)特(te)點(dian)是(shi)測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)寬(kuan)，測(ce)量(liang)精(jing)度(du)高(gao)，測(ce)試(shi)成(cheng)本(ben)低(di)，但(dan)功(gong)耗(hao)較(jiao)大(da)
，在(zai)幾(ji)百(bai)微(wei)瓦(wa)到(dao)幾(ji)毫(hao)瓦(wa);第二種結構測量範嗣較小，測量精度不高，但功耗低。下麵是關於溫度傳感器究和應用的一些例子。

　　

在研究方麵， 瑞典中部大學的Jinlan Gao等人將印刷的納米傳感器結構集成於UHF RFID標簽天線上，印刷的結構可以說明自上次讀數之後是否標簽暴露於過分的溫度環境之中
，並可用於溫度傳感器壽命太短或太貴的場合;上述實驗在幾米範圍實施。

 

　　

中國科學院Shenghua Zhou和NanjianWu 論述“一種新型的低功耗溫度傳感器適於UHF RFID標簽芯片”，指出被動式RFID標簽芯片對功耗太敏感
，很難在不縮短標簽操作距離的前提下將傳感器與模數轉換器常規方式嵌入，即使驅動模數轉換的 功耗為幾個μW也會大大縮短操作距離。他們的方法使功耗降到0.9μW，校正後的精確度為±1℃。複旦大學Conghui Xu等人研究的低功耗CMOS型RFID溫度傳感器，功耗26μA ～1.8V，測量範圍-20℃到120℃，校正後精度為±0.65℃。

　　

另外，天津大學的王倩等人提出的無源CMOS溫度傳感器，適用溫度範圍-50℃到50℃，功耗789nW，分辨率較高。在商業應用方麵
，加拿大的GAO RFID Inc製造的有源溫度傳感器標簽(型號：127003L)以2.45GHz頻率操作

，提供物品溫度的實時收集監控;並(bing)且(qie)，這(zhe)些(xie)標(biao)簽(qian)允(yun)許(xu)設(she)置(zhi)邊(bian)界(jie)溫(wen)度(du)以(yi)便(bian)溫(wen)度(du)被(bei)超(chao)過(guo)時(shi)發(fa)出(chu)警(jing)報(bao)。該(gai)標(biao)簽(qian)可(ke)以(yi)設(she)置(zhi)成(cheng)每(mei)隔(ge)一(yi)定(ding)時(shi)間(jian)間(jian)隔(ge)發(fa)送(song)或(huo)者(zhe)進(jin)入(ru)休(xiu)眠(mian)狀(zhuang)態(tai)。測(ce)量(liang)距(ju)離(li)最(zui)遠(yuan)可(ke)達(da)50米，每秒可讀100個標簽，功耗為<7μA

，3V，電池壽命兩年，測量溫度可以從-80℃到120℃
，唯一不足的是精度為±2℃。

　　

位於土耳其的Alvin Systems 有限公司製造靈巧的RFID傳感器標簽， 可以貼在物品盒子或袋子上定期記錄監視環境溫度。記錄下的數據存於標簽的內存

，可以通過專門的閱讀 器實時閱讀和分析，從而獲知運輸或儲藏的溫度是否合適。

　　

另外，加拿大的Proxima RFTechnology Corp工作人員認為
，現在RFID標簽的增長大都集中於被動式超高頻(UHF)標簽，同時被動式高頻(HF, 13.56 MHz)市場也在擴大，因為HF型RFID標簽的耐潮濕特性使其成為高水分物品應用的良好選擇
，包括冰、水、肉類和飲料。

　　

從以上可以看出
，將溫度傳感器集成到RFID標簽遇到幾個挑戰：溫度傳感器應該ON—CHIP並且易校正以便降低費用;耗要嚴格限製;在測量範圍內精度要高;應答器和收發器的標準化要形成。新穎靈巧的RFID標簽溫度傳感器應具有以下特性：尺寸緊湊;大數據量存儲;價格便宜;功耗低;測量範圍較寬;機械/熱/化學強度和耐用性好;度傳感器的靈敏度可達0.2℃;電源壽命能達到二到三年。

　　

　　

本文論述了RFID技術概念
、組成

、主要特點及技術局限，同時引用國內外相關資料論述了RFID技術在溫度傳感器方麵的應用(包括學術研究和商業化)、目前的種類和所能達到的特性， 同時，文章也闡述了RFID溫度傳感器發展需要解決的若幹問題，希望能為大家做些參考。