CN110161574A - 一种rfid无源裂缝传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID无源裂缝传感器，包括柔性纸基板、第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和输出电路，第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和信号输出电路分别布置在柔性纸基板上，信号分离电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，信号采集电路包括倍频整流电路和具有短路功能的二次谐波滤波器，信号输出电路包括第二射频收发器和发光显示电路；优点是结构简单，面积较小，通过射频阅读器与其进行交互，灵敏度较高，不容易出现误判，判断准确度高。

Description

一种RFID无源裂缝传感器

技术领域

本发明涉及一种裂缝传感器，尤其是涉及一种RFID无源裂缝传感器。

背景技术

随着物联网(IOT)的快速发展，射频识别技术(RFID)广泛应用于物流、办公、生活、军事等领域，给这些领域带来了极大的便利。射频电子标签最初使用芯片进行信息的存储和传递，到目前为止已经出现了无芯片的射频电子标签。无芯片的射频电子标签寿命长、制作简单、成本低，且体积小，进一步扩大了射频电子标签的应用。但是随着射频识别技术的日趋成熟和应用拓展，这种无芯片的射频电子标签单一的信息编码功能已经无法满足当前日益扩张的需求。如何将这种可靠的射频识别技术RFID与传感器网络(WSN)结合起来，去实现更多的功能(比如裂缝识别等)具有重大的意义。

近年来，随着物流行业的飞速发展，我国物流行业每年产生的物流包裹数以几百亿计。当前物流包裹中采用的包装箱和物流箱等封装体，在运输途中封口很容易被打开，而且打开后封口也能够很好的恢复原状。由此，一旦物流包裹在运输途中发生封装体内部物品被盗取或替换的问题时，直到物流工作人员将物流包裹送至收件人手中后问题才能暴露出来，此时物流包裹通常已经经过了多次中转，难以找到问题发生的源头，损失难以追回。故此，如何保证物流包裹运输过程中的安全性一直是物流行业的重点研究课题。

裂缝传感器体积较小，不会占用封装体的内部空间，安装在封装体相邻两个封装板之间可以通过裂缝检测来判定封装口是否被打开过，在物流运输行业得到了广泛的研究。期刊“Demonstration of a chipless harmonic tag working as crack sensor forelectronic sealing applications”中提出了一种基于RFID的无线裂缝传感器系统。该无线裂缝传感器系统采用后端外接滤波器的结构，不但结构复杂，面积较大，并且灵敏度较低，判断准确度低，很容易出现误判。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，面积较小，灵敏度较高，不容易出现误判，判断准确度高的RFID无源裂缝传感器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种RFID无源裂缝传感器，包括柔性纸基板、第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和输出电路，所述的第一射频收发器、所述的信号采集电路、所述的信号分离电路和所述的信号输出电路分别布置在所述的柔性纸基板上，所述的信号分离电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述的信号采集电路包括倍频整流电路和具有短路功能的二次谐波滤波器，所述的信号输出电路包括第二射频收发器和发光显示电路；所述的第一射频收发器的输入端用于接入射频驱动信号，所述的射频驱动信号为基频信号，所述的第一射频收发器的输出端和所述的倍频整流电路的输入端连接，所述的倍频整流电路的输出端分别与所述的二次谐波滤波器的输入端和所述的信号分离电路的输入端连接，所述的信号分离电路的第一输出端和所述的第二射频收发器的输入端连接，所述的信号分离电路的第二输出端和所述的发光显示电路的输入端连接，所述的倍频整流电路对其输入端接入的基频信号进行处理后得到直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，并将该直流电压信号和二次谐波信号的混合信号在其输出端输出；所述的倍频整流电路的输出端与所述的二次谐波滤波器的输入端的连接处布置在封装体的封口处，当所述的第一射频收发器的输入端接入射频阅读器经由发射天线输出的射频驱动信号时，所述的倍频整流电路的输出端输出直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，如果封装体的封口被打开，此时所述的倍频整流电路的输出端和所述的二次谐波滤波器的输入端之间的连接被断开，所述的倍频整流电路输出的直流电压信号和二次谐波信号的混合信号直接输入所述的信号分离电路中，所述的信号分离电路将该混合信号分离为单独的二次谐波信号和单独的直流电压信号，其中所述的直流电压信号通过所述的信号分离电路的第二输出端输出为所述的发光显示电路供电，使所述的发光显示电路发光，所述的二次谐波信号通过所述的第二射频收发器输出，经由与射频阅读器连接的接收天线后被射频阅读器接收到，射频阅读器中判定存在裂缝，如果封装体的封口未被打开过，此时所述的倍频整流电路的输出端和所述的二次谐波滤波器的输入端之间的连接完整，所述的混合信号直接进入所述的二次谐波滤波器中被过滤，没有信号进入所述的信号分离电路，所述的发光显示电路不发光，且所述的第二射频收发器无信号输出，此时射频阅读器接收不到二次谐波信号，射频阅读器中判定不存在裂缝。

所述的倍频整流电路包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第一电容、第一二极管和第二二极管；所述的第一二极管和所述的第二二极管均为整流二极管；所述的第一微带线和所述的第二微带线分别沿从左向右方向横向设置，所述的第一微带线位于所述的第二微带线的左侧，所述的第一微带线沿左右方向的中线所在直线与所述的第二微带线沿左右方向的中线所在直线重合，所述的第三微带线、所述的第四微带线和所述的第五微带线分别沿从前往后方向纵向设置，所述的第三微带线、所述的第四微带线和所述的第五微带线按照从左往右的顺序间隔分布；所述的第一微带线沿左右方向的长度为21mm，所述的第一微带线沿前后方向的长度为3mm，所述的第二微带线沿左右方向的长度为20.5mm，所述的第二微带线沿前后方向的长度为3mm，所述的第三微带线沿左右方向的长度为3.5mm，所述的第三微带线沿前后方向的长度为12.6mm，所述的第四微带线沿左右方向的长度为4mm，所述的第四微带线沿前后方向的长度为8.5mm，所述的第五微带线沿左右方向的长度为3.5mm，所述的第五微带线沿前后方向的长度为16.5mm，所述的第一微带线的左端通过第一SMA母头同轴连接器与所述的第一射频收发器的输出端连接，所述的第三微带线和所述的第四微带线位于所述的第一微带线的后侧，所述的第三微带线的前端与所述的第一微带线的后端连接，所述的第四微带线的前端与所述的第一微带线的后端连接，所述的第一微带线的左端所在平面与所述的第三微带线的左端所在平面之间的距离为6mm，所述的第三微带线的右端所在平面与所述的第四微带线的左端所在平面之间的距离为5mm，所述的第五微带线位于所述的第二微带线的后侧，所述的第五微带线的前端与所述的第二微带线的后端连接，所述的第五微带线的左端所在平面与所述的第二微带线的左端所在平面之间的距离为2.5mm，所述的第一电容和所述的第一二极管设置在所述的第一微带线和所述的第二微带线之间，所述的第一电容的一端和所述的第一微带线的右端连接，所述的第一电容的另一端和所述的第一二极管的正极连接，所述的第一二极管的负极和所述的第二微带线的左端连接，所述的第二二极管位于所述的第二微带线的后侧以及所述的第五微带线的左侧，所述的第二二极管的负极和所述的第二微带线的后端连接，所述的第二二极管的正极连接，所述的信号分离电路包括第二电容、电感和第六微带线，所述的第六微带线沿从左向右方向横向设置，所述的第六微带线沿左右方向的长度为6mm，所述的第六微带线沿前后方向的长度为2mm，所述的第六微带线的后端面所在平面位于所述的第二微带线的前端面所在平面的前侧，所述的第二电容的一端与所述的第六微带线的后端连接，所述的第二电容的另一端与所述的第二微带线的前端连接，所述的电感位于所述的第二微带线的右侧，所述的电感的一端和所述的第二微带线的右端连接，所述的第六微带线的右端通过第二SMA母头同轴连接器与所述的第二射频收发器的输出端连接，所述的发光显示电路包括第七微带线、第三电容、第三二极管和电阻，所述的第三二极管为发光二极管，所述的第七微带线沿从左向右方向横向设置，所述的第七微带线沿左右方向的长度为3mm，所述的第七微带线沿前后方向的长度为3mm，所述的第七微带线沿左右方向的中线所在直线与所述的第二微带线沿左右方向的中线所在直线重合，所述的第七微带线位于所述的电感的右侧，所述的第七微带线的左端和所述的电感的另一端连接，所述的电阻位于所述的第七微带线的右侧，所述的电阻的一端和所述的第七微带线的右端连接，所述的电阻的另一端接地，所述的第三电容和所述的第三二极管分别位于所述的第七微带线的后侧，所述的第三电容位于所述的第三二极管的左侧，所述的第三电容的一端和所述的第七微带线的后端连接，所述的第三二极管的一端和所述的第七微带线的后端连接，所述的第三电容的另一端和所述的第三二极管的另一端均接地，所述的二次谐波滤波器包括第八微带线，所述的第八微带线沿从前向后方向纵向设置，所述的第八微带线沿左右方向的长度为3mm，所述的第八微带线沿前后方向的长度为15mm，所述的第八微带线位于所述的第二微带线的后侧和所述的第五微带线的右侧，所述的第八微带线的前端和所述的第二微带线的后端连接，所述的第八微带线的后端接地。

所述的第八微带线的前端和所述的第二微带线的后端的连接处设置有多个便于所述的第八微带线的前端和所述的第二微带线的后端之间的连接断开的孔隙。

所述的柔性纸基板的材料为纤维素。

所述的第一射频收发器和所述的第二射频收发器分别采用矩形微带贴片天线来实现，且所述的矩形微带贴片天线的馈电方式为微带线侧馈馈电方式。

所述的第一射频收发器包括第一矩形金属块和第九微带线，所述的第九微带线从前向后纵向设置，所述的第一矩形金属块和所述的第九微带线分别附着在所述的柔性纸基板上，所述的第一矩形金属块上设置有第一矩形开口，所述的第一矩形开口的后端设置在所述的第一矩形金属块的后端上，所述的第一矩形开口沿前后方向的长度小于所述的第一矩形金属块沿前后方向的长度的一半，所述的第一矩形开口沿左右方向的长度小于所述的第一矩形金属块沿左右方向的长度的一半，所述的第一矩形开口沿前后方向的中线所在直线、所述的第一矩形金属块沿前后方向的中线所在直线以及所述的第九微带线沿前后方向的中线所在直线重合，所述的第九微带线沿左右方向的长度小于所述的第一矩形开口沿左右方向的长度，所述的第九微带线沿前后方向的长度大于所述的第一矩形开口沿前后方向的长度，所述的第九微带线的前端从所述的第一矩形开口处伸入与所述的第一矩形金属块连接，所述的第九微带线的后端与所述的第一SMA母头同轴连接器连接；所述的第二射频收发器包括第二矩形金属块和第十微带线，所述的第十微带线从前向后纵向设置，所述的第二矩形金属块和所述的第十微带线分别附着在所述的柔性纸基板上，所述的第二矩形金属块上设置有第二矩形开口，所述的第二矩形开口的后端设置在所述的第二矩形金属块的后端上，所述的第二矩形开口沿前后方向的长度小于所述的第二矩形金属块沿前后方向的长度的一半，所述的第二矩形开口沿左右方向的长度小于所述的第二矩形金属块沿左右方向的长度的一半，所述的第二矩形开口沿前后方向的中线所在直线、所述的第二矩形金属块沿前后方向的中线所在直线以及所述的第十微带线沿前后方向的中线所在直线重合，所述的第十微带线沿左右方向的长度小于所述的第二矩形开口沿左右方向的长度，所述的第十微带线沿前后方向的长度大于所述的第二矩形开口沿前后方向的长度，所述的第十微带线的前端从所述的第二矩形开口处伸入与所述的第二矩形金属块连接，所述的第十微带线的后端与所述的第二SMA母头同轴连接器连接。该结构中，第一二极管和第二二极管均为整流二极管，为非线性器件，会产生高次谐波信号，高次谐波信号通过第二微带线和第五微带线处理后生成所需要的二次谐波信号，第一微带线与第三微带线构成单枝节匹配电路，第三微带线的后端为开路状态，第一微带线和第四微带线形成前端二倍带阻滤波器，第四微带线的后端为开路状态，第五微带线与第二微带线形成后端基频带阻滤波器，第五微带线的后端为开路状态，第八微带线与第二微带线连接，第八微带线的后端接地(设置在纸基板上的金属过孔地)，形成后端二倍带阻滤波器，第一微带线、第一电容、第一二极管和第二二极管构成二倍压整流电路，由此实现高精度的直流电压信号和二次谐波信号的混合信号输出，且通过第八微带线能够实现二次谐波信号的滤除，信号分离电路中的电感与第二微带线连接实现直流电压信号的滤除，该结构主要由微带线构成，结构简单，易于制作，可使用喷墨打印技术直接印刷，大大降低了生产成本。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过柔性纸基板、第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和输出电路构建RFID无源裂缝传感器，第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和信号输出电路分别布置在柔性纸基板上，信号分离电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，信号采集电路包括倍频整流电路和具有短路功能的二次谐波滤波器，信号输出电路包括第二射频收发器和发光显示电路，第一射频收发器的输入端用于接入射频驱动信号，射频驱动信号为基频信号，第一射频收发器的输出端和倍频整流电路的输入端连接，倍频整流电路的输出端分别与二次谐波滤波器的输入端和信号分离电路的输入端连接，信号分离电路的第一输出端和第二射频收发器的输入端连接，信号分离电路的第二输出端和发光显示电路的输入端连接，倍频整流电路对其输入端接入的基频信号进行处理后得到直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，并将该直流电压信号和二次谐波信号的混合信号在其输出端输出，使用时，将倍频整流电路的输出端与二次谐波滤波器的输入端的连接处布置在封装体的封口处，当封装体到达中转站或者投递站后，工作人员操控射频阅读器发射射频驱动信号，该射频驱动信号经由与射频阅读器连接的发射天线输出，第一射频收发器的输入端接入该射频驱动信号时，倍频整流电路的输出端输出直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，如果封装体的封口被打开过又重新封装的，此时倍频整流电路的输出端和二次谐波滤波器的输入端之间的连接被断开，倍频整流电路输出的直流电压信号和二次谐波信号的混合信号直接输入信号分离电路中，信号分离电路将该混合信号分离为单独的二次谐波信号和单独的直流电压信号，其中直流电压信号通过信号分离电路的第二输出端输出为发光显示电路供电，使发光显示电路发光，二次谐波信号通过第二射频收发器输出，经由与射频阅读器连接的接收天线后被射频阅读器接收到，射频阅读器中判定存在裂缝，如果封装体的封口未被打开过，此时倍频整流电路的输出端和二次谐波滤波器的输入端之间的连接完整，二次谐波滤波器短路，混合信号直接进入二次谐波滤波器中被过滤，没有信号进入信号分离电路，发光显示电路不发光，且第二射频收发器无信号输出，此时射频阅读器接收不到二次谐波信号，射频阅读器中判定不存在裂缝，由此本发明可以在物流包裹运输过程中的中转站对物流包裹进行检测，一旦物流包裹在运输途中发生封装体内部物品被盗取或替换的问题时，可以及时找到到问题发生的源头，追回损失，本发明结构简单，面积较小，通过射频阅读器与其进行交互，灵敏度较高，不容易出现误判，判断准确度高。

附图说明

图1为本发明的RFID无源裂缝传感器与射频阅读器的结构原理框图；

图2为本发明的RFID无源裂缝传感器的信号采集电路、信号分离电路和输出电路的电路图；

图3为本发明的RFID无源裂缝传感器的第一射频收发器的结构图；

图4为本发明的RFID无源裂缝传感器的第二射频收发器的结构图；

图5为本发明的RFID无源裂缝传感器的S参数随工作频率变化的仿真波形图；

图6为本发明的RFID无源裂缝传感器的倍压整流电路输出的直流电压随输入的基频信号功率变换的仿真波形图；

图7为本发明的RFID无源裂缝传感器的倍频整流电路输出的二次谐波信号的频率随输入的基频信号功率变换的仿真波形图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图1所示，一种RFID无源裂缝传感器，包括柔性纸基板、第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和输出电路，第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和信号输出电路分别布置在柔性纸基板上，信号分离电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，信号采集电路包括倍频整流电路和具有短路功能的二次谐波滤波器，信号输出电路包括第二射频收发器和发光显示电路；第一射频收发器的输入端用于接入射频驱动信号，射频驱动信号为基频信号，第一射频收发器的输出端和倍频整流电路的输入端连接，倍频整流电路的输出端分别与二次谐波滤波器的输入端和信号分离电路的输入端连接，信号分离电路的第一输出端和第二射频收发器的输入端连接，信号分离电路的第二输出端和发光显示电路的输入端连接，倍频整流电路对其输入端接入的基频信号进行处理后得到直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，并将该直流电压信号和二次谐波信号的混合信号在其输出端输出；倍频整流电路的输出端与二次谐波滤波器的输入端的连接处布置在封装体的封口处，当第一射频收发器的输入端接入射频阅读器经由发射天线输出的射频驱动信号时，倍频整流电路的输出端输出直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，如果封装体的封口被打开，此时倍频整流电路的输出端和二次谐波滤波器的输入端之间的连接被断开，倍频整流电路输出的直流电压信号和二次谐波信号的混合信号直接输入信号分离电路中，信号分离电路将该混合信号分离为单独的二次谐波信号和单独的直流电压信号，其中直流电压信号通过信号分离电路的第二输出端输出为发光显示电路供电，使发光显示电路发光，二次谐波信号通过第二射频收发器输出，经由与射频阅读器连接的接收天线后被射频阅读器接收到，射频阅读器中判定存在裂缝，如果封装体的封口未被打开过，此时倍频整流电路的输出端和二次谐波滤波器的输入端之间的连接完整，混合信号直接进入二次谐波滤波器中被过滤，没有信号进入信号分离电路，发光显示电路不发光，且第二射频收发器无信号输出，此时射频阅读器接收不到二次谐波信号，射频阅读器中判定不存在裂缝。

实施例二：本实施例与实施例一大体相同，区别如下所述的：

如图2所示，本实施例中，倍频整流电路包括第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4、第五微带线5、第一电容C1、第一二极管D1和第二二极管D2；第一二极管D1和第二二极管D2均为整流二极管；第一微带线1和第二微带线2分别沿从左向右方向横向设置，第一微带线1位于第二微带线2的左侧，第一微带线1沿左右方向的中线所在直线与第二微带线2沿左右方向的中线所在直线重合，第三微带线3、第四微带线4和第五微带线5分别沿从前往后方向纵向设置，第三微带线3、第四微带线4和第五微带线5按照从左往右的顺序间隔分布；第一微带线1沿左右方向的长度为21mm，第一微带线1沿前后方向的长度为3mm，第二微带线2沿左右方向的长度为20.5mm，第二微带线2沿前后方向的长度为3mm，第三微带线3沿左右方向的长度为3.5mm，第三微带线3沿前后方向的长度为12.6mm，第四微带线4沿左右方向的长度为4mm，第四微带线4沿前后方向的长度为8.5mm，第五微带线5沿左右方向的长度为3.5mm，第五微带线5沿前后方向的长度为16.5mm，第一微带线1的左端通过第一SMA母头同轴连接器P1与第一射频收发器的输出端连接，第三微带线3和第四微带线4位于第一微带线1的后侧，第三微带线3的前端与第一微带线1的后端连接，第四微带线4的前端与第一微带线1的后端连接，第一微带线1的左端所在平面与第三微带线3的左端所在平面之间的距离为6mm，第三微带线3的右端所在平面与第四微带线4的左端所在平面之间的距离为5mm，第五微带线5位于第二微带线2的后侧，第五微带线5的前端与第二微带线2的后端连接，第五微带线5的左端所在平面与第二微带线2的左端所在平面之间的距离为2.5mm，第一电容C1和第一二极管D1设置在第一微带线1和第二微带线2之间，第一电容C1的一端和第一微带线1的右端连接，第一电容C1的另一端和第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极和第二微带线2的左端连接，第二二极管D2位于第二微带线2的后侧以及第五微带线5的左侧，第二二极管D2的负极和第二微带线2的后端连接，第二二极管D2的正极连接，信号分离电路包括第二电容C2、电感L1和第六微带线6，第六微带线6沿从左向右方向横向设置，第六微带线6沿左右方向的长度为6mm，第六微带线6沿前后方向的长度为2mm，第六微带线6的后端面所在平面位于第二微带线2的前端面所在平面的前侧，第二电容C2的一端与第六微带线6的后端连接，第二电容C2的另一端与第二微带线2的前端连接，电感L1位于第二微带线2的右侧，电感L1的一端和第二微带线2的右端连接，第六微带线6的右端通过第二SMA母头同轴连接器P2与第二射频收发器的输出端连接，发光显示电路包括第七微带线7、第三电容C3、第三二极管D3和电阻R1，第三二极管D3为发光二极管，第七微带线7沿从左向右方向横向设置，第七微带线7沿左右方向的长度为3mm，第七微带线7沿前后方向的长度为3mm，第七微带线7沿左右方向的中线所在直线与第二微带线2沿左右方向的中线所在直线重合，第七微带线7位于电感L1的右侧，第七微带线7的左端和电感L1的另一端连接，电阻R1位于第七微带线7的右侧，电阻R1的一端和第七微带线7的右端连接，电阻R1的另一端接地，第三电容C3和第三二极管D3分别位于第七微带线7的后侧，第三电容C3位于第三二极管D3的左侧，第三电容C3的一端和第七微带线7的后端连接，第三二极管D3的一端和第七微带线7的后端连接，第三电容C3的另一端和第三二极管D3的另一端均接地，二次谐波滤波器包括第八微带线8，第八微带线8沿从前向后方向纵向设置，第八微带线8沿左右方向的长度为3mm，第八微带线8沿前后方向的长度为15mm，第八微带线8位于第二微带线2的后侧和第五微带线5的右侧，第八微带线8的前端和第二微带线2的后端连接，第八微带线8的后端接地。

本实施例中，第八微带线8的前端和第二微带线2的后端的连接处设置有多个便于第八微带线8的前端和第二微带线2的后端之间的连接断开的孔隙。

本实施例中，柔性纸基板的材料为纤维素。

本实施例中，第一射频收发器和第二射频收发器分别采用矩形微带贴片天线来实现，且矩形微带贴片天线的馈电方式为微带线侧馈馈电方式。

本实施例中，第一射频收发器包括第一矩形金属块9和第九微带线10，第九微带线10从前向后纵向设置，第一矩形金属块9和第九微带线10分别附着在柔性纸基板上，第一矩形金属块9上设置有第一矩形开口11，第一矩形开口11的后端设置在第一矩形金属块9的后端上，第一矩形开口11沿前后方向的长度小于第一矩形金属块9沿前后方向的长度的一半，第一矩形开口11沿左右方向的长度小于第一矩形金属块9沿左右方向的长度的一半，第一矩形开口11沿前后方向的中线所在直线、第一矩形金属块9沿前后方向的中线所在直线以及第九微带线10沿前后方向的中线所在直线重合，第九微带线10沿左右方向的长度小于第一矩形开口11沿左右方向的长度，第九微带线10沿前后方向的长度大于第一矩形开口11沿前后方向的长度，第九微带线10的前端从第一矩形开口11处伸入与第一矩形金属块9连接，第九微带线10的后端与第一SMA母头同轴连接器P1连接；第二射频收发器包括第二矩形金属块12和第十微带线13，第十微带线13从前向后纵向设置，第二矩形金属块12和第十微带线13分别附着在柔性纸基板上，第二矩形金属块12上设置有第二矩形开口14，第二矩形开口14的后端设置在第二矩形金属块12的后端上，第二矩形开口14沿前后方向的长度小于第二矩形金属块12沿前后方向的长度的一半，第二矩形开口14沿左右方向的长度小于第二矩形金属块12沿左右方向的长度的一半，第二矩形开口14沿前后方向的中线所在直线、第二矩形金属块12沿前后方向的中线所在直线以及第十微带线13沿前后方向的中线所在直线重合，第十微带线13沿左右方向的长度小于第二矩形开口14沿左右方向的长度，第十微带线13沿前后方向的长度大于第二矩形开口14沿前后方向的长度，第十微带线13的前端从第二矩形开口14处伸入与第二矩形金属块12连接，第十微带线13的后端与第二SMA母头同轴连接器P2连接。

对本发明的RFID无源裂缝传感器进行仿真测试，RFID无源裂缝传感器的S参数随其工作频率变化的仿真波形如图5所示，倍压整流电路输出的直流电压随输入的基频信号功率变换的仿真波形如图6所示，倍频整流电路输出的二次谐波信号的频率随输入的基频信号功率变换的仿真波形如图7所示。分析图5可知，RFID无源裂缝传感器的S11参数在工作频率为2.45GHz处具有最小值，为-27.6dB；分析图6和图7可知，倍压整流电路可以得到精度较高的的二次谐波信号和直流电压信号。

Claims (6)

1.一种RFID无源裂缝传感器，其特征在于包括柔性纸基板、第一射频收发器、信号采集电路、信号分离电路和输出电路，所述的第一射频收发器、所述的信号采集电路、所述的信号分离电路和所述的信号输出电路分别布置在所述的柔性纸基板上，所述的信号分离电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述的信号采集电路包括倍频整流电路和具有短路功能的二次谐波滤波器，所述的信号输出电路包括第二射频收发器和发光显示电路；

所述的第一射频收发器的输入端用于接入射频驱动信号，所述的射频驱动信号为基频信号，所述的第一射频收发器的输出端和所述的倍频整流电路的输入端连接，所述的倍频整流电路的输出端分别与所述的二次谐波滤波器的输入端和所述的信号分离电路的输入端连接，所述的信号分离电路的第一输出端和所述的第二射频收发器的输入端连接，所述的信号分离电路的第二输出端和所述的发光显示电路的输入端连接，所述的倍频整流电路对其输入端接入的基频信号进行处理后得到直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，并将该直流电压信号和二次谐波信号的混合信号在其输出端输出；

所述的倍频整流电路的输出端与所述的二次谐波滤波器的输入端的连接处布置在封装体的封口处，当所述的第一射频收发器的输入端接入射频阅读器经由发射天线输出的射频驱动信号时，所述的倍频整流电路的输出端输出直流电压信号和二次谐波信号的混合信号，如果封装体的封口被打开，此时所述的倍频整流电路的输出端和所述的二次谐波滤波器的输入端之间的连接被断开，所述的倍频整流电路输出的直流电压信号和二次谐波信号的混合信号直接输入所述的信号分离电路中，所述的信号分离电路将该混合信号分离为单独的二次谐波信号和单独的直流电压信号，其中所述的直流电压信号通过所述的信号分离电路的第二输出端输出为所述的发光显示电路供电，使所述的发光显示电路发光，所述的二次谐波信号通过所述的第二射频收发器输出，经由与射频阅读器连接的接收天线后被射频阅读器接收到，射频阅读器中判定存在裂缝，如果封装体的封口未被打开过，此时所述的倍频整流电路的输出端和所述的二次谐波滤波器的输入端之间的连接完整，所述的混合信号直接进入所述的二次谐波滤波器中被过滤，没有信号进入所述的信号分离电路，所述的发光显示电路不发光，且所述的第二射频收发器无信号输出，此时射频阅读器接收不到二次谐波信号，射频阅读器中判定不存在裂缝。

2.根据权利要求1所述的一种RFID无源裂缝传感器，其特征在于所述的倍频整流电路包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第一电容、第一二极管和第二二极管；所述的第一二极管和所述的第二二极管均为整流二极管；所述的第一微带线和所述的第二微带线分别沿从左向右方向横向设置，所述的第一微带线位于所述的第二微带线的左侧，所述的第一微带线沿左右方向的中线所在直线与所述的第二微带线沿左右方向的中线所在直线重合，所述的第三微带线、所述的第四微带线和所述的第五微带线分别沿从前往后方向纵向设置，所述的第三微带线、所述的第四微带线和所述的第五微带线按照从左往右的顺序间隔分布；所述的第一微带线沿左右方向的长度为21mm，所述的第一微带线沿前后方向的长度为3mm，所述的第二微带线沿左右方向的长度为20.5mm，所述的第二微带线沿前后方向的长度为3mm，所述的第三微带线沿左右方向的长度为3.5mm，所述的第三微带线沿前后方向的长度为12.6mm，所述的第四微带线沿左右方向的长度为4mm，所述的第四微带线沿前后方向的长度为8.5mm，所述的第五微带线沿左右方向的长度为3.5mm，所述的第五微带线沿前后方向的长度为16.5mm，所述的第一微带线的左端通过第一SMA母头同轴连接器与所述的第一射频收发器的输出端连接，所述的第三微带线和所述的第四微带线位于所述的第一微带线的后侧，所述的第三微带线的前端与所述的第一微带线的后端连接，所述的第四微带线的前端与所述的第一微带线的后端连接，所述的第一微带线的左端所在平面与所述的第三微带线的左端所在平面之间的距离为6mm，所述的第三微带线的右端所在平面与所述的第四微带线的左端所在平面之间的距离为5mm，所述的第五微带线位于所述的第二微带线的后侧，所述的第五微带线的前端与所述的第二微带线的后端连接，所述的第五微带线的左端所在平面与所述的第二微带线的左端所在平面之间的距离为2.5mm，所述的第一电容和所述的第一二极管设置在所述的第一微带线和所述的第二微带线之间，所述的第一电容的一端和所述的第一微带线的右端连接，所述的第一电容的另一端和所述的第一二极管的正极连接，所述的第一二极管的负极和所述的第二微带线的左端连接，所述的第二二极管位于所述的第二微带线的后侧以及所述的第五微带线的左侧，所述的第二二极管的负极和所述的第二微带线的后端连接，所述的第二二极管的正极连接，所述的信号分离电路包括第二电容、电感和第六微带线，所述的第六微带线沿从左向右方向横向设置，所述的第六微带线沿左右方向的长度为6mm，所述的第六微带线沿前后方向的长度为2mm，所述的第六微带线的后端面所在平面位于所述的第二微带线的前端面所在平面的前侧，所述的第二电容的一端与所述的第六微带线的后端连接，所述的第二电容的另一端与所述的第二微带线的前端连接，所述的电感位于所述的第二微带线的右侧，所述的电感的一端和所述的第二微带线的右端连接，所述的第六微带线的右端通过第二SMA母头同轴连接器与所述的第二射频收发器的输出端连接，所述的发光显示电路包括第七微带线、第三电容、第三二极管和电阻，所述的第三二极管为发光二极管，所述的第七微带线沿从左向右方向横向设置，所述的第七微带线沿左右方向的长度为3mm，所述的第七微带线沿前后方向的长度为3mm，所述的第七微带线沿左右方向的中线所在直线与所述的第二微带线沿左右方向的中线所在直线重合，所述的第七微带线位于所述的电感的右侧，所述的第七微带线的左端和所述的电感的另一端连接，所述的电阻位于所述的第七微带线的右侧，所述的电阻的一端和所述的第七微带线的右端连接，所述的电阻的另一端接地，所述的第三电容和所述的第三二极管分别位于所述的第七微带线的后侧，所述的第三电容位于所述的第三二极管的左侧，所述的第三电容的一端和所述的第七微带线的后端连接，所述的第三二极管的一端和所述的第七微带线的后端连接，所述的第三电容的另一端和所述的第三二极管的另一端均接地，所述的二次谐波滤波器包括第八微带线，所述的第八微带线沿从前向后方向纵向设置，所述的第八微带线沿左右方向的长度为3mm，所述的第八微带线沿前后方向的长度为15mm，所述的第八微带线位于所述的第二微带线的后侧和所述的第五微带线的右侧，所述的第八微带线的前端和所述的第二微带线的后端连接，所述的第八微带线的后端接地。

3.根据权利要求2所述的一种RFID无源裂缝传感器，其特征在于所述的第八微带线的前端和所述的第二微带线的后端的连接处设置有多个便于所述的第八微带线的前端和所述的第二微带线的后端之间的连接断开的孔隙。

4.根据权利要求1所述的一种RFID无源裂缝传感器，其特征在于所述的柔性纸基板的材料为纤维素。

5.根据权利要求1所述的一种RFID无源裂缝传感器，其特征在于所述的第一射频收发器和所述的第二射频收发器分别采用矩形微带贴片天线来实现，且所述的矩形微带贴片天线的馈电方式为微带线侧馈馈电方式。

6.根据权利要求5所述的一种RFID无源裂缝传感器，其特征在于所述的第一射频收发器包括第一矩形金属块和第九微带线，所述的第九微带线从前向后纵向设置，所述的第一矩形金属块和所述的第九微带线分别附着在所述的柔性纸基板上，所述的第一矩形金属块上设置有第一矩形开口，所述的第一矩形开口的后端设置在所述的第一矩形金属块的后端上，所述的第一矩形开口沿前后方向的长度小于所述的第一矩形金属块沿前后方向的长度的一半，所述的第一矩形开口沿左右方向的长度小于所述的第一矩形金属块沿左右方向的长度的一半，所述的第一矩形开口沿前后方向的中线所在直线、所述的第一矩形金属块沿前后方向的中线所在直线以及所述的第九微带线沿前后方向的中线所在直线重合，所述的第九微带线沿左右方向的长度小于所述的第一矩形开口沿左右方向的长度，所述的第九微带线沿前后方向的长度大于所述的第一矩形开口沿前后方向的长度，所述的第九微带线的前端从所述的第一矩形开口处伸入与所述的第一矩形金属块连接，所述的第九微带线的后端与所述的第一SMA母头同轴连接器连接；

所述的第二射频收发器包括第二矩形金属块和第十微带线，所述的第十微带线从前向后纵向设置，所述的第二矩形金属块和所述的第十微带线分别附着在所述的柔性纸基板上，所述的第二矩形金属块上设置有第二矩形开口，所述的第二矩形开口的后端设置在所述的第二矩形金属块的后端上，所述的第二矩形开口沿前后方向的长度小于所述的第二矩形金属块沿前后方向的长度的一半，所述的第二矩形开口沿左右方向的长度小于所述的第二矩形金属块沿左右方向的长度的一半，所述的第二矩形开口沿前后方向的中线所在直线、所述的第二矩形金属块沿前后方向的中线所在直线以及所述的第十微带线沿前后方向的中线所在直线重合，所述的第十微带线沿左右方向的长度小于所述的第二矩形开口沿左右方向的长度，所述的第十微带线沿前后方向的长度大于所述的第二矩形开口沿前后方向的长度，所述的第十微带线的前端从所述的第二矩形开口处伸入与所述的第二矩形金属块连接，所述的第十微带线的后端与所述的第二SMA母头同轴连接器连接。