CN109946341A - 一种无源无线出汗状态检测传感织物标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，包括具备信息存储功能的被动UHF RFID（超高频射频识别）标签芯片、接收发送信号的直线偶极子天线、检测出汗状态的对称耦合蛇形辐射体传感单元；所述对称耦合蛇形辐射体传感单元与所述直线偶极子天线电连接，所述直线偶极子天线与所述被动UHF RFID标签芯片电连接，所述传感织物标签采用导电纱刺绣在所述织物基底上。本发明具备与贴身纺织品一体化无缝集成的特点，赋予其传感功能的同时不降低贴身纺织品穿戴的舒适性，在实现人体出汗状态无源无线检测的同时，增加了对出汗程度及体表湿度的敏感性，且具备一定的耐机洗、抗弯折能力，使用寿命较长。

Description

一种无源无线出汗状态检测传感织物标签

技术领域

本发明属于功能纺织品技术领域，具体涉及一种无源无线出汗状态检测传感织物标签。

背景技术

随着全球日益增加的老龄居民、认知弱障老人、运动健身爱好者，实时检测报告这类人群的生理指标，比如出汗状态，对于他们的日常护理、健康状态的了解十分重要。

目前，纺织品正逐步向功能化、智能化方向发展。特别是智能电子纺织品融合了纺织技术、电子技术、计算机技术等多学科技术，使纺织品具有对外界感知和反应的能力。

对于人体生理参数的监测最重要的部件就是传感器，已有一些产品在织物上缝缀了织物传感器，用于检测人体运动时产生的压力等数据。这些织物传感器以电阻式或电容式应变传感为主，为有源有线传感装置，使用持续周期受配置电源容量限制。同时，现有的缝缀在衣物上的织物传感器，会使得衣物上增加传感器的部分明显厚于其他部分，这样导致人的体感较差，大大降低了终端产品的舒适性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，具备与贴身纺织品一体化无缝集成的特点，赋予其传感功能的同时不降低贴身纺织品穿戴的舒适性，在实现人体出汗状态无源无线检测的同时，增加了对出汗程度及体表湿度的敏感性，且具备一定的耐机洗、抗弯折能力，使用寿命较长。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，包括具备信息存储功能的被动UHF RFID（超高频射频识别）标签芯片、接收发送信号的直线偶极子天线、检测出汗状态的对称耦合蛇形辐射体传感单元；所述对称耦合蛇形辐射体传感单元与所述直线偶极子天线电连接，所述直线偶极子天线与所述被动UHF RFID标签芯片电连接，所述传感织物标签采用导电纱刺绣在所述织物基底上。

优选地，所述导电纱为镀银锦纶长丝。

优选地，所述直线偶极子天线由一对具有规定形状的导体层组成。

优选地，所述被动UHF RFID标签芯片为意联Higg3 RFID芯片，唤醒功率为-18dBm。

优选地，所述织物为贴身汗衫棉布。

本发明有益效果如下：1）：采用导电纱刺绣工艺，使传感标签与贴身纺织品一体化无缝集成，赋予其传感功能的同时不降低贴身纺织品穿戴的舒适性，且传感标签能够具备一定的耐机洗、抗弯折能力，使用寿命较长；2）：以无线射频识别技术为基础，不仅实现传感信息的采集和传输，而且工作无需接入电源，实现了人体出汗状态无源无线检测；3）：采用对称耦合蛇形辐射体传感单元，增加了传感织物标签对出汗程度及体表湿度的敏感性。

附图说明

图1为本发明实施例无源无线出汗状态检测传感织物标签结构示意图；

图2为本发明实施例无源无线出汗状态检测传感织物标签工作原理示意图；

图3为相对湿度与UHF RFID读写器共振频率偏移量之间的响应关系；

图4为相对湿度与UHF RFID读写器发射接收信号功率差之间的关系曲线；

其中：1是对称耦合蛇形辐射体传感单元、2是直线偶极子天线、3是被动UHF RFID标签芯片、4是织物基底。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。

图1为本发明实施例无源无线出汗状态检测传感织物标签结构示意图，如图1所示，包括具备信息存储功能的被动UHF RFID（超高频射频识别）标签芯片3、接收发送信号的直线偶极子天线2、检测出汗状态的对称耦合蛇形辐射体传感单元1；所述对称耦合蛇形辐射体传感单元1与所述直线偶极子天线2电连接，所述直线偶极子天线2与所述被动UHFRFID标签芯片3电连接，所述传感织物标签采用导电纱刺绣在所述织物基底4上。

这里，所述对称耦合蛇形辐射体传感单元1与所述直线偶极子天线2之间因是同一连续导体而实现无缝电连接，所述被动UHF RFID标签芯片3采用封装工艺与所述直线偶极子天线2电连接。

这里，所述传感织物标签采用导电纱刺绣在所述织物基底4上，即实现传感标签的可穿戴及纺织一体化集成特征，在赋予其传感功能的同时不降低贴身纺织品穿戴的舒适性，且传感织物标签能够具备一定的耐机洗、抗弯折能力，使用寿命较长。

优选地，所述导电纱为镀银锦纶长丝。

进一步地，所述直线偶极子天线2由一对具有规定形状的导体层组成。

这里，所述直线偶极子天线由一对具有规定形状的导体层组成，实现传感信号的无线发送和传感织物标签工作能耗的无线传输，即传感织物标签的无线无源特征。

这里，所述对称耦合蛇形辐射体传感单元1用作所述直线偶极子天线2的负载，在不同出汗状态下时，所述对称耦合蛇形辐射体传感单元1的电阻抗会发生变化，从而会改变所述直线偶极子天线2的端口阻抗，进一步会改变所述直线偶极子天线2与所述被动UHFRFID标签芯片3的阻抗匹配。

这里，采用对称耦合蛇形辐射体传感单元1，增加了传感织物标签对出汗程度及体表湿度的敏感性。

这里，以无线射频识别技术为基础，不仅实现传感信息的采集和传输，而且工作无需接入电源，实现了传感和电子标签功能。

这里，所述被动UHF RFID标签芯片3为意联Higg3 RFID芯片，唤醒功率为-18dBm。

优选地，所述织物为贴身汗衫棉布。

图2为本发明实施例无源无线出汗状态检测传感织物标签工作原理示意图，如图2所示，本发明实施例无源无线出汗状态检测传感织物标签将与UHF RFID标签读写器配合使用来进行出汗状态检测，当所述传感织物标签周围的环境湿度增大时，一方面，需要激活被动UHF RFID标签芯片的读写器发射功率阈值会增加；另一方面，会改变UHF RFID标签读写器的接收信号强度，具体地，所述对称耦合蛇形辐射体传感单元的电阻抗会随环境湿度发生变化，从而会改变所述直线偶极子天线的端口阻抗，进而会改变所述直线偶极子天线与所述被动UHF RFID标签芯片的阻抗匹配程度，这样就会改变UHF RFID标签读写器接收信号的特征，如改变RSSI值、共振频率等，RSSI值能够正确反映出从传感织物标签返回的信号强度。

实施例1

被动UHF RFID标签芯片选择意联的超高频Higg3 RFID芯片，唤醒功率为-18dBm(15.8µW)，所述传感织物标签采用镀银锦纶长丝刺绣在贴身汗衫棉布上。

记录不同相对湿度下，UHF RFID标签读写器能检测到传感织物标签时的最小发射功率频率，计算该值相对于理论设计频率值的偏移值，得到表征出汗程度的相对湿度与共振频率偏移量之间的响应关系，如图3所示，随着相对湿度的加大，UHF RFID标签读写器检测到传感织物标签时产生的共振频率偏移量变大，因此通过共振频率偏移量的大小可以检测出出汗程度。

实施例2

被动UHF RFID标签芯片选择意联的超高频Higg3 RFID芯片，唤醒功率为-18dBm(15.8µW)，所述传感织物标签采用镀银锦纶长丝刺绣在贴身汗衫棉布上。

记录UHF RFID标签读写器的天线发射信号功率和天线接收信号功率强度，计算二者差值，即传输信号功率差，用于反应出汗程度引起的纺织品与人体间微气候环境湿度，如图4所示，随着相对湿度的加大，UHF RFID标签读写器的天线发射与接收信号功率差也在扩大，因此通过UHF RFID标签读写器的天线发射与接收信号功率差可以检测出出汗程度。

UHF RFID标签读写器记录的发射与接收信号功率差一定程度上可以消除传感织物标签自身因多次使用或老化等因素引起的响应能力变化。

以上所涉及器件的具体型号不作限制及详细描述，以上所涉及器件的深入连接方式不作详细描述，作为公知常识，本领域的技术人员能够理解。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，其特征在于，包括具备信息存储功能的被动UHF RFID标签芯片、接收发送信号的直线偶极子天线、检测出汗状态的对称耦合蛇形辐射体传感单元；所述对称耦合蛇形辐射体传感单元与所述直线偶极子天线电连接，所述直线偶极子天线与所述被动UHF RFID标签芯片电连接，所述传感织物标签采用导电纱刺绣在所述织物基底上。

2.根据权利要求1所述的一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，其特征在于，所述导电纱为镀银锦纶长丝。

3.根据权利要求1所述的一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，其特征在于，所述直线偶极子天线由一对具有规定形状的导体层组成。

4.根据权利要求1所述的一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，其特征在于，所述被动UHF RFID标签芯片为意联Higg3 RFID芯片，唤醒功率为-18dBm。

5.根据权利要求1所述的一种无源无线出汗状态检测传感织物标签，其特征在于，所述织物为贴身汗衫棉布。