CN107305444A - 探测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露一种探测系统，包括：处理器；触摸电极，由导电浆料制成，经电容耦合模块连接到处理器；射频天线，位于触摸电极下一层，经射频探测模块连接到处理器；被探测物，位于触摸电极上一层，被探测物内置有射频识别标签。使用导电浆料替代金属而形成的触摸电极，极大避免金属电极对无线电波的干扰与屏蔽，从而极大保持射频天线读取射频识别标签的能力；同时，使用导电浆料替代金属而形成的触摸电极也基本上不受无线电波的干扰，从而极大保持触摸电极以电容感应方式探测被探测物的能力。另外，导电浆料还可通过印刷的方式涂敷安装，比较便利，而且相对于有些金属而言成本更低。

Description

探测系统和方法
技术领域
本发明提供一种探测系统，涉及射频识别技术、导电浆料印刷、电容耦合技术。
背景技术
在探测一个被探测物时，需要通过电容耦合方式，使用触摸电极感应到探测物的存在，通过射频识别天线读取被探测物内置的射频标签，从而实现对被探测物的触摸和射频的双重识别。
实现对被探测物的触摸和射频的双重识别的现有技术比较少。根据现有技术，触摸电极使用金属或者氧化铟锡(ITO)材料，触摸电极和射频识别天线往往是上下两层平行布置，相互之间有双向信号干扰。射频天线发出的无线信号对触摸电极的干扰，会导致触摸电极的信号基线噪声很大，降低触摸电极对被探测物的探测的灵敏度。触摸电极同时会对射频天线的无线信号产生干扰和屏蔽，降低射频天线的读取射频标签的能力。
常用电磁屏蔽技术不适用，因为射频无线信号和触摸电极的电场信号需要在空间叠加，达到对被探测物的双重探测、识别。
据此，有必要发明一种新的系统与方法，可以针对一个被探测物、降低电容感应和射频识别的双向干扰，更好的实现电容感应和射频标识的双重识别。
发明内容
本发明使用导电浆料生成触摸电极，实现了针对一个被探测物、降低电容感应和射频识别的双向干扰，提高了触摸和射频标识的双重识别的性能。
导电浆料，例如导电碳油墨，通常应用于电磁波的屏蔽，或者应用于触摸电极的低成本生产。
方阻较低的导电浆料，例如方阻小于25Ω/□的导电浆料，性能与金属类似，可以做成性能很好的触摸电极。但是，使用这种导电浆料生成的触摸电极和射 频天线的双层结构，电容感应和射频识别的双向干扰比较严重。
我们的试验结果表明，使用方阻适中，例如方阻在40Ω/□与350Ω/□之间的导电浆料，所生成的触摸电极仍然可以保持电容感应的良好性能；同时，使用这种导电浆料生成的触摸电极和射频天线的双层结构，电容感应和射频识别的双向干扰极大的降低。
据此，本发明提供一种探测系统，包括：处理器；触摸电极，由导电浆料制成，经电容耦合模块连接到所述处理器；射频天线，位于所述触摸电极下一层，经射频探测模块连接到所述处理器；被探测物，位于所述触摸电极上一层，所述被探测物内置有射频识别标签；其中，当所述被探测物进入所述触摸电极的探测范围时，所述处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物；所述射频天线发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述触摸电极，探测到所述被探测物内置的所述射频识别标签；所述射频探测模块把所述射频天线探测的信息传给所述处理器。
优选地，所述导电浆料，是一种碳油墨，经印刷涂敷在一个基板上，固化后方阻为40～350Ω/□。
优选地，所述导电浆料制成的多个所述触摸电极排布成电极阵列；所述被探测物位于所述电极阵列上一层；当所述被探测物进入所述射频天线的探测范围时，所述射频天线发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
优选地，所述射频天线为多个，排布成天线阵列，位于所述电极阵列下一层；当所述被探测物进入所述天线阵列的探测范围时，所述天线阵列发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
优选地，在所述射频天线处于开通、读取所述被探测物的状态下，所述处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物。
优选地，在所述触摸电极处于开通、与所述被探测物进行电容耦合的状态下，所述处理器经所述射频天线探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
本发明提出一种探测方法，包括：当被探测物进入触摸电极的探测范围时，处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物；射频天线发出或接收的无线信号，穿过所述触摸电极，探测到所述被探测物内置的射频识别标签；射频探测模块把所述射频天线探测的信息传给所述处理器；其中，所述触摸电极，由导电浆料制成，经电容耦合模块连接到所述处理器；所述射频天线，位于所述触摸电极下一层，经所述射频探测模块连接到所述处理器；所述被探测物，位于所述触摸电极上一层，所述被探测物内置有所述射频识别标签。
优选地，当所述被探测物进入所述射频天线的探测范围时，所述射频天线发出或接收的无线信号，穿过电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签；其中，所述电极阵列由所述导电浆料制成的多个所述触摸电极排布而成；所述被探测物位于所述电极阵列上一层。
优选地，当所述被探测物进入所述天线阵列的探测范围时，所述天线阵列发出或接收的无线信号，穿过所述电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签；其中，所述天线阵列由多个射频天线排布而成，位于所述电极阵列下一层。
优选地，在所述射频天线处于开通、读取所述被探测物的状态下，所述处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物。
优选地，在所述触摸电极处于开通、与所述被探测物进行电容耦合的状态下，所述处理器经所述射频天线探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
使用导电浆料替代金属而形成的触摸电极，极大避免金属电极对无线电波的干扰与屏蔽，从而极大保持射频天线读射频标签的能力；同时，使用导电浆料替代金属而形成的触摸电极也基本上不受无线电波的干扰，从而极大保持触摸电极以电容感应方式探测被探测物的能力。另外，导电浆料还可通过印刷的方式涂敷安装，比较便利，而且相对于有些金属而言成本更低。
附图说明
图 1是本发明探测系统示意图。
图 2是触摸电极具体化为电极阵列的示意图。
图 3是触摸电极和射频天线都具体化为阵列的示意图。
图 4为当触摸电极是ITO薄膜时耦合电容跳动幅度图。
图 5为当触摸电极是碳油墨时耦合电容跳动幅度图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提供一种探测系统，用于探测被探测物1，如图 1所示，包括：处理器6；触摸电极4，由导电浆料制成，经电容耦合模块5连接到处理器6；射频天线3，位于触摸电极4下一层，经射频探测模块7连接到处理器6；被探测物1，位于触摸电极4上一层，被探测物1内置有射频识别标签8。当被探测物1进入触摸电极4的探测范围时，处理器6经触摸电极4靠电容耦合作用探测到被探测物1；射频天线3发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的触摸电极4，探测到被探测物1内置的射频识别标签8；射频探测模块7把射频天线3探测的信息传给处理器6。
导电浆料，可选用一种碳油墨，经印刷涂敷在一个基板上，固化后方阻为40～350Ω/□，经基板上的通孔连接到电容耦合模块5。
在射频天线3处于开通、读取被探测物1的状态下，处理器6经触摸电极4靠电容耦合作用探测到被探测物1。射频天线3有三种状态：(1)断电；(2)开通、不读取被探测物1；(3)开通、读取被探测物1。射频天线3处于开通、读取被探测物1的状态下，射频天线3通电，射频识别标签8进入射频场后，射频天线3获得感应电流。
在触摸电极4处于开通、与所述被探测物1进行电容耦合的状态下，处理器6经射频天线3探测到被探测物1内的射频识别标签8。触摸电极4有三种状态：(1)断电；(2)开通、不与被探测物1进行电容耦合；(3)开通、与被探测物1进行电容耦合。触摸电极4处于开通、与被探测物1进行电容耦合的状态下，触摸电极4通电，并进行充电放电。
如 图 2所示，导电浆料制成的多个触摸电极4排布成电极阵列；被探测物1位于电极阵列上一层；当被探测物1进入射频天线3的探测范围时，射频天线3发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到被探测物1内的射频识别标签8。
如 图 3所示，当射频天线3为多个时，排布成天线阵列，位于电极阵列下一层。当被探测物1进入所述天线阵列的探测范围时，所述天线阵列发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到被探测物1内的射频识别标签8。
被探测物1位于交互面上；电极阵列安装在交互面的第一层；天线阵列位于电极阵列下一层，安装在交互面的第二层；电容耦合模块5、处理器6和射频探测模块7安装在交互面的底座2上。
经实测，使用碳油墨做成的触摸电极4后，射频天线3对射频识别标签8的识别率，相比铜皮或者氧化铟锡(ITO)做成的触摸电极4而言，要高得多。因此，射频无线信号被触摸电极4吸收的程度降低了很多，亦即干扰降低了、信噪比提升了、射频信号通过率提升了。实测结果如图 5和图 4，都是在被探测物1没有放上电极阵列时所测得的许多个触摸电极4所发生的耦合电容值的上下跳动幅度，形成了带状的基线。其中纵轴为耦合电容值，横轴为毫秒。每11毫秒测取一个耦合电容值点，共测取2800个点。
见图 4，当触摸电极4是ITO薄膜时，耦合电容值跳动幅度为34570～35070，最大差值将近500。这些跳点可能导致触摸电极的误触发。
见图 5，当触摸电极4是碳油墨时，耦合电容值跳动幅度为20106～20140，最大差值为34。
耦合电容值跳动幅度越小，则基线越窄，信噪比越高。
依照本发明的方案，其探测方法如下：
当被探测物1进入触摸电极4的探测范围时，处理器6经触摸电极4靠电容耦合作用探测到被探测物1；
射频天线3发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的触摸电极4，探测到被探测物1内置的射频识别标签8；
射频探测模块7把射频天线3探测的信息传给处理器6。
在射频天线3处于开通、读取被探测物1的状态下，处理器6经触摸电极4靠电容耦合作用探测到被探测物1。
在触摸电极4处于开通、与所述被探测物1进行电容耦合的状态下，处理器6经射频天线3探测到被探测物1内的射频识别标签8。
当被探测物1进入射频天线3的探测范围时，射频天线3发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到被探测物1内的射频识别标签8。其中，导电浆料制成的多个触摸电极4排布成电极阵列；被探测物1位于电极阵列上一层。
当被探测物1进入所述天线阵列的探测范围时，所述天线阵列发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到被探测物1内的射频识别标签8。其中，射频天线3为多个，排布成天线阵列，位于电极阵列下一层。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种探测系统，其特征在于：
包括：
处理器；
触摸电极，由导电浆料制成，经电容耦合模块连接到所述处理器；
射频天线，位于所述触摸电极下一层，经射频探测模块连接到所述处理器；
被探测物，位于所述触摸电极上一层，所述被探测物内置有射频识别标签；
其中，当所述被探测物进入所述触摸电极的探测范围时，所述处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物；所述射频天线发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述触摸电极，探测到所述被探测物内置的所述射频识别标签；所述射频探测模块把所述射频天线探测的信息传给所述处理器。
2.根据权利要求1所述的探测系统，其特征在于：
所述导电浆料，是一种碳油墨，经印刷涂敷在一个基板上，固化后方阻为40～350Ω/□。
3.根据权利要求1所述的探测系统，其特征在于：
所述导电浆料制成的多个所述触摸电极排布成电极阵列；
所述被探测物位于所述电极阵列上一层；
当所述被探测物进入所述射频天线的探测范围时，所述射频天线发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
4.根据权利要求3所述的探测系统，其特征在于：
所述射频天线为多个，排布成天线阵列，位于所述电极阵列下一层；
当所述被探测物进入所述天线阵列的探测范围时，所述天线阵列发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
5.根据权利要求1所述的探测系统，其特征在于：
在所述射频天线处于开通、读取所述被探测物的状态下，所述处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物。
6.根据权利要求1所述的探测系统，其特征在于：
在所述触摸电极处于开通、与所述被探测物进行电容耦合的状态下，所述处理器经所述射频天线探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
7.根据权利要求1所述的探测系统的探测方法，其特征在于：
包括：
当所述被探测物进入所述触摸电极的探测范围时，所述处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物；
所述射频天线发出或接收的无线信号，穿过所述导电浆料制成的所述触摸电极，探测到所述被探测物内置的所述射频识别标签；
所述射频探测模块把所述射频天线探测的信息传给所述处理器。
8.根据权利要求7所述的探测方法，其特征在于：
当所述被探测物进入所述射频天线的探测范围时，所述射频天线发出或接收的无线信号，穿过电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签；
其中，所述电极阵列由所述导电浆料制成的多个所述触摸电极排布而成；所述被探测物位于所述电极阵列上一层。
9.根据权利要求8所述的探测方法，其特征在于：
当所述被探测物进入所述天线阵列的探测范围时，所述天线阵列发出或接收的无线信号，穿过所述电极阵列，探测到所述被探测物内的所述射频识别标签；
其中，所述天线阵列由多个射频天线排布而成，位于所述电极阵列下一层。
10.根据权利要求7所述的探测方法，其特征在于：
在所述射频天线处于开通、读取所述被探测物的状态下，所述处理器经所述触摸电极靠电容耦合作用探测到所述被探测物。
11.根据权利要求7所述的探测方法，其特征在于：
在所述触摸电极处于开通、与所述被探测物进行电容耦合的状态下，所述处理器经所述射频天线探测到所述被探测物内的所述射频识别标签。
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