CN102779261A - 一种测物位的rfid系统及其测物位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测物位的RFID系统及其测物位的方法，该系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，上述标签具有相同的芯片和天线；当物位变化时，第一RFID标签工作在第一共振频率下；第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，物位检测装置与第二RFID标签的天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，当物位变化时，第二RFID标签工作在第一共振频率下；第一RFID标签和第二RFID标签分别接收RFID阅读器发送的指令并反馈信号，RFID阅读器通过比较来自第一RFID标签和第二RFID标签不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。其可以较低成本来检测物位变化。
Description
技术领域
本发明涉及RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术领域，尤其涉及一种测物位的RFID系统及其测物位的方法。
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受来自一个或多个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芯片，这个芯片为微芯片，其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，一种测物位的RFID系统已经被用于监测产品所处环境的物位何时超过了可以接受的物位。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，用来检测物位的改变，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小，这一要求大大增加了设备的成本。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物位变化。
发明内容
本发明实施例提供一种测物位的RFID系统及其测物位的方法，以较低成本来检测物位变化。
一方面，本发明实施例提供了一种测物位的RFID系统，所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，所述第二RFID标签的芯片上有两个引脚；所述物位检测装置与这两个引脚相连，并与所述第二RFID标签的天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签和所述第二RFID标签分别接收所述RFID阅读器发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器通过比较来自所述第一RFID标签和所述第二RFID标签不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
可选的，在本发明一实施例中，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为单极子天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的天线形成并联结构。
可选的，在本发明一实施例中，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为双偶极天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的一根天线形成并联结构，或者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，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置。
另一方面，本发明实施例提供了一种测物位的RFID系统，所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，所述第二RFID标签的芯片上有一个引脚；所述物位检测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，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签和所述第二RFID标签分别接收所述RFID阅读器发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器通过比较来自所述第一RFID标签和所述第二RFID标签不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
可选的，在本发明一实施例中，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为单极子天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的天线形成并联结构。
可选的，在本发明一实施例中，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为双偶极天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的一根天线形成并联结构，或者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，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置。
又一方面，本发明实施例提供了一种测物位的RFID系统，所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，所述物位检测装置连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签和所述第二RFID标签分别接收所述RFID阅读器发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器通过比较来自所述第一RFID标签和所述第二RFID标签不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
可选的，在本发明一实施例中，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为单极子天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的天线形成并联结构。
可选的，在本发明一实施例中，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为双偶极天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的一根天线形成并联结构，或者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，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置。
再一方面，本发明实施例提供了一种测物位的RFID系统测物位的方法，所述方法应用于上述测物位的RFID系统，包括：将所述第一RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下：将所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；通过所述RFID阅读器发送指令给所述第一RFID标签和所述第二RFID标签并接收反馈信号；利用所述RFID阅读器比较所述第一RFID标签和所述第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，所述物位检测装置与所述第二RFID标签的天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签和所述第二RFID标签分别接收所述RFID阅读器发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器通过比较来自所述第一RFID标签和所述第二RFID标签不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变的技术手段，所以达到了以较低成本来检测物位变化的技术效果，并利用RFID获得的能量，解决了物位检测的供电问题。
附图说明
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1为本发明实施例一种测物位的RFID系统结构示意图；
图2为本发明实施例物位检测装置与第二RFID标签芯片相连接的示意图；
图3为本发明实施例第二RFID标签芯片内部天线的等效电路图；
图4为本发明实施例物位检测装置、电压-电阻转换装置与第二RFID标签芯片内部天线等效电路相连接的示意图；
图5为本发明实施例物位检测装置与RFID标签天线直接相连接的示意图；
图6为本发明实施例物位检测装置的结构说明图；
图7为本发明实施例基于信号强度的测物位的方法流程图。
具体实施方式
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。
如图1所示，为本发明实施例一种测物位的RFID系统结构示意图，所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器1、第一RFID标签2和第二RFID标签3，所述第一RFID标签2和所述第二RFID标签3具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签2被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签2的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签2工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签3为带物位检测装置的RFID标签，所述物位检测装置与所述第二RFID标签3的天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有-电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签3的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签3工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签2和所述第二RFID标签3分别接收所述RFID阅读器1发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器1通过比较来自所述第一RFID标签2和所述第二RFID标签3不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。本发明实施例的物位检测装置与第二RFID标签的芯片相连至少存在三种情况：
两引脚结构：
本发明实施例是一种用来检测物位变化的RFID系统。这一系统包含了两个RFID标签：第一RFID标签和第二RFID标签。第二RFID标签的芯片上有两个引脚，物位检测装置与这两个引脚相连，与天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化。此时所述第二RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变。第二RFID标签的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。RFID阅读器能够给标签发送指令，实现通信，可以通过比较第一RFID标签和第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
就一个实例而言，这一系统包含了一种RFID标签，所述标签包含第一RFID标签和第二RFID标签，第一RFID标签和第二RFID标签都只有一根天线。第二RFID标签的芯片上有两个引脚，物位检测装置与这两个引脚相连，与天线形成并联结构。在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变。第二RFID标签的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。RFID阅读器能够给标签发送指令，实现通信，可以通过比较第一RFID标签和第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
更确切地说，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等，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置等。
就另一个实例而言，这一系统包含了两个RFID标签：第一RFID标签和第二RFID标签；第一RFID标签和第二RFID标签都有两根天线。第二RFID标签的芯片上有两个引脚，物位检测装置与这两个引脚相连，与两根天线同时形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分。外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化。这与第二RFID标签仅含一根天线的情况类似。此时被放置在一定的物位情况下一段时间后，第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变。第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签天线工作在第二共振频率下。RFID阅读器能够给标签发送指令，实现通信，可以通过比较第一RFID标签和第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。更确切地说，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等，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置等。
一引脚结构：
这一系统包含了两个RFID标签：第一RFID标签和第二RFID标签，第二RFID标签的芯片上有一个引脚，这一引脚向外与物位检测装置的一端相连，物位检测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。在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化。此时被放置在一定的物位情况下一段时间后，第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变。第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签天线工作在第二共振频率下。RFID阅读器能够给标签发送指令，实现通信，可以通过比较第一RFID标签和第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
就一个实例而言，这一系统包含了两个RFID标签：第一RFID标签和第二RFID标签；第一RFID标签和第二RFID标签都只有一根天线。第二RFID标签的芯片上有一个引脚，物位检测装置与这一个引脚相连，物位检测装置另一端直接连到天线上，与天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分。外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化。此时被放置在一定的物位情况下一段时间后，第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变。第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签天线工作在第二共振频率下。RFID阅读器能够给标签发送指令，实现通信，可以通过比较第一RFID标签和第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。更确切地说，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等，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置等。
无引脚结构：
这一系统包含了两个RFID标签：第一RFID标签和第二RFID标签，第二RFID标签的芯片上没有引脚，物位检测装置直接连到天线上。这种情况下，与物位检测装置相连的天线不能脱离物位检测装置而以正常的频率通信。当被放置在一定的物位情况下一段时间后，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化。RFID阅读器能够给标签装置发送指令，实现通信，通过比较来自第一RFID标签和第二RFID标签的不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
就一个实例而言，这一系统包含了两个RFID标签：第一RFID标签和第二RFID标签；第一RFID标签和第二RFID标签都只有一根天线。第二RFID标签的芯片上没有引脚，物位检测装置直接连到天线上，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分。外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化。此时被放置在一定的物位情况下一段时间后，第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变。第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签天线工作在第二共振频率下。RFID阅读器能够给标签发送指令，并通过比较第一RFID标签和第二根标签工作时的不同频率的信号强度之间的差异可以检测物位的改变。更确切地说，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等，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置等。
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物位检测装置，同时物位检测装置的型号可以相同也可以不同。就装置的一种具体实例而言，当被放置于一定的物位情况下一段时间后，与物位检测装置相连的天线的特征频率和信号强度至少有一个会发生改变。RFID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物位的改变。
就一种物位检测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，并与多数的物位值相联系，同时基于上述提到的比较可以检测物位的水平。
然而，就另一个方面而言，一个RFID系统包括两个RFID标签装置和一个RFID阅读器装置。这两个RFID标签装置被用来发送两种信号，即，第一RFID标签的信号和第二RFID标签的信号，阅读器分别收到第一RFID标签的信号和第二RFID标签的信号，经过后台处理的第一RFID标签和第二RFID标签的信号强度值之间的比较值，并把这些比较值转化为物位的不同水平。
再一方面，本发明实施例提供了一种测物位的RFID系统测物位的方法，所述方法应用于上述测物位的RFID系统，包括：将所述第一RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下：将所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；通过所述RFID阅读器发送指令给所述第一RFID标签和所述第二RFID标签并接收反馈信号；利用所述RFID阅读器比较所述第一RFID标签和所述第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
如图2所示，为本发明实施例物位检测装置与第二RFID标签芯片相连接的物位检测标签10的示意图。图2中，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，这两个引脚向外与物位检测装置14相连，这两个引脚在芯片内部与天线的等效电路并联。该标签可以与阅读器进行通信。
在一个实例中，发射端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，它们和上述提到的物位检测装置通过两个引脚16，17和天线11，12相连，当天线11，12被放置于一定的物位情况下一段时间后，物位检测装置会引起一个或多个发射端发生共振频率的变化，从而导致一个不同的频率。这个频率的变化与接收和发送的频率都不一样。例如，物位检测装置放置于一定的物位情况下一段时间后，就会导致发送频率和接受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物位环境下的天线频率，然后当达到一定的物位时，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物位情况下的天线频率，当达到一定的物位情况时它就会上升。可用于本发明的这样的物位检测装置有：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置等。
基于物位检测装置的类型不同，导致变化的物位情况可能是一个特定的物位值也可能是一个有选择性的物位值的范围。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，天线上带有的物位检测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3所示，为第一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
式中C为Cp和C2的并联等效电容，R1，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小，即面积小，且需一定的工作距离，RFID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4所示，为本发明实施例物位检测装置、电压-电阻转换装置与与第二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(L)、寄生电容(Cp)和并联电容(C2)，其谐振频率为
式C为Cp和C2的并联等效电容，R1，R2为电路内电感线圈及其他装置的等效电阻。R3为与物位检测装置串联的等效电阻，F为电压-电阻转换装置。M为代表物位检测装置的可变电阻。此标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，其特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，天线工作在第二共振频率下。
如图5所示，为本发明实施例可检测物位变化的无源RFID标签装置40的简图。如图4所示，标签装置40包括一个底座45，一个集成电路43和一个双偶极天线41，42。与天线42相连的物位检测装置44将会影响天线42的电阻。物位检测装置44所适用的材料可以根据天线41，42中的任何一根的当前电压来控制任何一个既定点的频率。就一个实例而言，安装天线41，42可以使其在相同的频率产生共振。就另一个实例而言，安装天线41，42可以使其在不同的频率产生共振。
在一个实例中，发射端双偶极天线41，42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，它们和上述提到的物位检测装置相连，当天线41，42被放置于一定的物位情况下一段时间后，物位检测装置会引起一个或多个发射端发生共振频率的变化，从而导致一个不同的频率。这个频率的变化与接收和发送的频率都不一样。例如，物位检测装置放置于一定的物位情况下一段时间后，就会导致发送频率和接受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物位环境下的天线频率，然后当达到一定的物位时，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物位情况下的天线频率，当达到一定的物位情况时它就会上升。可用于本的发明的这样的物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置等。
基于物位检测装置的类型不同，导致变化的物位情况可能是一个特定的物位值也可能是一个有选择性的物位值的范围。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，天线上带有的物位检测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6所示，为压电式微型料位检测装置。61，62为两端输出电极，63为上部压力端，64为压电晶体，65为下部料位压力端。当料位上升到一定程度时，压电晶体64受到两端压力的作用就会输出电流及电压信号。通过检测输出的电信号可以测出此时的料位。如图7所示，为本发明实施例基于信号强度的测物位的方法流程图，所述方法应用于上述测物位的RFID系统，包括：
701、将所述第一RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下：
702、将所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；
703、通过所述RFID阅读器发送指令给所述第一RFID标签和所述第二RFID标签并接收反馈信号；
704、利用所述RFID阅读器比较所述第一RFID标签和所述第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
RFID阅读器可测量收到信号的能量强度，计算出一个反应信号强度的比较值，然后将比较值转化成不同的物位值。就一个实例而言，阅读器会设定一个时间段用来接收标签的信号，如果没有收到信号，阅读器就会将信号强度记录为0。
在这个系统中，RFID阅读器将来自不与物位检测装置相连的第一RFID标签的信号强度值作为一个参考值，把它与来与物位检测装置相连的第二RFID标签的信号强度值进行比较。通过接收到的来自与物位检测装置相连和不与物位检测装置相连的第一RFID标签和第二RFID标签的信号，RFID阅读器会收集到代表不同信号强度的比较值。然后，RFID阅读器会把这样一个比较值转化为标签所处的物位情况。就一个具体的实例而言，配置这个RFID阅读器是为了通过使用储存的参考数据将接受到的来自连接或者不连接物位检测装置的RFID标签的RF信号强度的不同转化为物位值。
最好的情况是，将不连接物位检测装置的第一RFID标签作为一个参考，可以将由于标签和阅读器之间的耦合所导致的变化过滤掉。此外，正如之前提到的那样，物位检测装置被应用到设计中会使它的阻抗值的变化与第二RFID标签被放置于特定物位下的时间长短形成一一对应的关系。同上，通过使用本发明，在RFID标签无源的条件下，RFID阅读器能够检测到标签装置是否已经被放置一定的物位下以及这一物位是否在可接受的范围内。
不使用两根天线的各种RFID标签也能用物位检测装置来感知到物位的变化，感知物位的变化是基于天线上共振频率的变化也能够识别到天线接收到信号的变化。
例如通过对与物位检测装置相连的天线的设计，能够使天线的频率在ISM(IndustrialScientific Medical，工业、科学、医学)频段内变化，标准的标签上都可以连接上这种与物位检测装置以及逻辑电路相连的天线。
例如在一个具体的实例中标签天线可以这么设定，在暴露在一定物位环境中之前，天线的共振频率是902-928MHZ，但是标签一旦暴露在一定物位环境中，由于物位的影响，天线的共振频率就降为899.5-927.5MHZ，在美国RFID的频率频段(902-928MHZ)被分割为52个频道，在这52个频道中阅读器可以随机的跳过不能接收到的频道去，阅读器这种跳跃的好处就是可以有效的防止多个阅读器在同一个物理空间内试图使用同一个频率所造成的冲突。
例如在一个例子中，RFID频段(902-928MHZ)不是划分为52个频道而是平均划分成了n个频道标签的天线设定在此频段(902-928MHZ)下进行工作。由于标签天线与物位检测装置相连，所以物位只要超过了预先设定的值的范围，天线标签天线的工作频率就下降到(899.5-927.5MHZ)这个频率范围之中。因此与原来的频段相比较就将频道n从频段范围中排除去，因此变化后的频段(899.5-927.5MHZ)就不再允许标签与频道n进行信息的交流。
在具体的实例中，如果标签所在的环境超过了预期的物位范围，阅读器只能通过频道1至n-1给标签发送指令，标签也能做出反应，因为标签中的天线就只能在这个频率范围内工作，当阅读器以n频道的频率向标签发送指令时，因为标签物位的变化已经导致标签天线的共振频率已经下降到899.5-927.5MHZ不再达到928MHZ所以标签就不再做出反应，将信息传回阅读器。
有利的方面是由于物位超出了预先设定的值引起的天线工作频率的变化就被这种信息交流的消失而反映出来。
在模型中，阅读器可以向标签发送一个在频道n-1和频道n之间的指令来进一步确认一下标签天线的工作频率范围已经发生了漂移，因为标签能够接受到通过频道n-1发过来的指令，并且能够通过频道n-1能向阅读器反馈信息，因为标签不能够接受到通过频道n发过来的指令，并且不能够通过频道n能向阅读器反馈信息，这样就确定了标签天线的工作频率范围已经发生了漂移。
物位的变化导致标签天线的工作频率发生向上和向下的漂移并且目前的发明并不限制在将频段平均划分为n个频道。
本发明实施例可以较低成本来检测物位变化，并利用RFID获得的能量，解决了物位检测的供电问题。
这个系统的各个特点的实施可能会涉及到软件，硬件也可能涉及到软硬件的结合才能达到，例如系统的许多优点的实施是通过编程用一种高水平的处理和面向对象的编程语言与电脑和其他设备机器的相互交流的方式实现的。每一个这样的功能程序可能被储存在一个存储中介中例如只读存储器中被一个电脑和处理器读取来实现上述的功能。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置夹实现。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电脑、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种测物位的RFID系统，其特征在于，所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，所述第二RFID标签的芯片上有两个引脚；所述物位检测装置与这两个引脚相连，并与所述第二RFID标签的天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签和所述第二RFID标签分别接收所述RFID阅读器发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器通过比较来自所述第一RFID标签和所述第二RFID标签不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
2.如权利要求1所述测物位的RFID系统，其特征在于，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为单极子天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的天线形成并联结构。
3.如权利要求1所述测物位的RFID系统，其特征在于，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为双偶极天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的一根天线形成并联结构，或者与两根天线同时形成并联结构。
4.如权利要求1所述测物位的RFID系统，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，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置。
5.一种测物位的RFID系统，其特征在于，所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，所述第二RFID 标签的芯片上有一个引脚；所述物位检测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，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签和所述第二RFID标签分别接收所述RFID阅读器发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器通过比较来自所述第一RFID标签和所述第二RFID标签不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
6.如权利要求5所述测物位的RFID系统，其特征在于，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为单极子天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的天线形成并联结构。
7.如权利要求5所述测物位的RFID系统，其特征在于，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为双偶极天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的一根天线形成并联结构，或者与两根天线同时形成并联结构。
8.如权利要求5所述测物位的RFID系统，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，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置。
9.一种测物位的RFID系统，其特征在于，所述测物位的RFID系统包括：RFID阅读器、第一RFID标签和第二RFID标签，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签具有相同的芯片和天线；所述第一RFID标签被放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下；所述第二RFID标签为带物位检测装置的RFID标签，所述物位检测装置连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，在物位检测装置与第二RFID标签的芯片连接的线路上有一电压-电阻转换装置，该连接的线路和该电压-电阻转换装置是芯片的一部分，外界物位的变化会引起物位检测装置两端电压或电流的变化，此时所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；所述第一RFID标签和所述第二RFID标签分别接收所述RFID阅读器发送的指令并反馈信号，所述RFID阅读器通过比较来自所述第一RFID标签和所述第二RFID标签不同频率的 信号强度之间的差异来检测物位的改变。
10.如权利要求9所述测物位的RFID系统，其特征在于，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为单极子天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的天线形成并联结构。
11.如权利要求9所述测物位的RFID系统，其特征在于，所述第一RFID标签和所述第二RFID标签的天线均为双偶极天线：所述的物位检测装置与所述第二RFID标签的一根天线形成并联结构，或者与两根天线同时形成并联结构。
12.如权利要求9所述测物位的RFID系统，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，所述物位检测装置包括：压电式微型料位测量装置、以及其他电压电流型物位测量装置。
13.一种测物位的RFID系统测物位的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4中任一项所述测物位的RFID系统，或权利要求5-8中任一项所述测物位的RFID系统，或权利要求9-12中任一项所述测物位的RFID系统，包括：
将所述第一RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第一RFID标签的天线的第一共振频率和信号强度保持不变，此时所述第一RFID标签工作在第一共振频率下：
将所述第二RFID标签放置在一定的物位情况下一段时间后，所述第二RFID标签的天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，此时所述第二RFID标签工作在第二共振频率下；
通过所述RFID阅读器发送指令给所述第一RFID标签和所述第二RFID标签并接收反馈信号；
利用所述RFID阅读器比较所述第一RFID标签和所述第二RFID标签工作时不同频率的信号强度之间的差异来检测物位的改变。
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