CN114454550A - 满足海底恶劣工况条件下微型rfid标签热压装置及其微型rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明提供满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置及其微型RFID标签，上热压头安装在上热压头吸附板上，下热压头安装在下热压头吸附板上，上热压头和下热压头相对设置，芯片和天线基板由上至下依次设置在上热压头和下热压头之间，且与上热压头和下热压头相接触。本发明能够将RFID标签引入海底作业，极大的节省了管理成本，并且由于各方面相较于之前的RFID标签有了较大的提升，减少管理成本，提高管理的效率，减少管理的失误。

Description

满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置及其微型 RFID标签
技术领域
本发明涉及石油、天然气完井技术领域，更具体地说涉及满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置及其微型RFID标签。
背景技术
井下工具高效、低成本操作和控制一直是石油钻探工具面临的重要技术难题。在实际工程应用中，虽然RFID一般都具有防水、耐高温、防磁等特性，但在井下工况恶劣多变的环境中,任然无法满足工程应用，会导致RFID无法同时承受耐高温、耐压、耐酸碱、防水、震动，从而直接影响RFID系统通讯稳定性，这也是导致该技术仍不能在石油钻探工具控制方面推广应用的重要原因之一。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，虽然RFID一般都具有防水、耐高温、防磁等特性，但在井下工况恶劣多变的环境中，任然无法满足工程应用，会导致RFID无法同时承受耐高温、耐压、耐酸碱、防水、震动，从而直接影响RFID系统通讯稳定性，提供了满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置及其微型RFID标签，能够将RFID标签引入海底作业，极大的节省了管理成本，并且由于各方面相较于之前的RFID标签有了较大的提升，减少管理成本，提高管理的效率，减少管理的失误。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置，包括上热压头吸附板、上热压头、下热压头和下热压头吸附板，所述上热压头安装在所述上热压头吸附板上，所述下热压头安装在所述下热压头吸附板上，所述上热压头和所述下热压头相对设置，芯片和天线基板由上至下依次设置在所述上热压头和所述下热压头之间，且与所述上热压头和所述下热压头相接触；
所述上热压头包括磁铁、弹簧、导套、滑动导杆和加热组件，所述导套的首端与所述上热压头吸附板相连，所述导套采用中空管状结构，所述导套的中空结构形成一滑道，所述滑动导杆活动安装在所述滑道内，所述磁铁安装在所述滑道的顶端，在所述磁铁的下方的所述滑道内安装所述弹簧，所述弹簧的首端与所述上热压头吸附板相接触，所述弹簧的尾端与所述滑动导杆的首端相接触，在所述滑动导杆的尾端安装所述加热组件；
所述下热压头包括发热芯、外套、隔热块、连接盖和底座，所述外套采用凸型中空结构，所述发热芯安装在所述外套的中空结构内，在所述外套的下方依次安装所述隔热块和所述连接盖，所述连接盖的尾端安装所述底座，所述底座与所述下热压头吸附板相连。
所述外套、所述隔热块和所述连接盖之间通过螺钉相连，在位于所述外套的上表面的所述螺钉处由上至下设置有铜垫片和上隔热片，在位于所述连接盖的下表面的所述螺钉处设置有下隔热片。
所述发热芯包括发热套、信号线和电源线，所述信号线和所述电源线均匀设置在所述发热套内，所述信号线和所述电源线的数量均为2条。
在所述发热芯内还设置有温度传感器，所述温度传感器通过电阻值读取模块和A/D转换模块与单片机的温度信号输入端相连，所述单片机的温度控制输出端通过放大器与所述发热芯相连，温度传感器采集发热芯的温度值，并将温度值进行转换传输给单片机，利用单片机分析和比对采集到的发热芯温度值，由单片机发出升温/降温指令，并将升温/降温指令通过放大器输送至发热芯，调节发热芯的温度，以实现自动控制的目的。
所述发热芯采用圆柱形结构，所述发热芯的长度为30mm，所述发热芯的直径为6mm。
微型RFID标签，包括芯片、RFID天线、天线基板和封装材料，芯片封装于RFID天线和天线基板上形成预层压层(INLAY)中，封装材料将芯片、RFID天线和天线基板一并封装后，得到微型RFID标签，封装材料采用各项异性导电胶(ACA)。
芯片具有3个凸点，其中，两个凸点为I/O口，一个凸点具有支撑芯片平衡的作用，各项异性导电胶(ACA)的固化压力范围为1.5N-5N，固化压力的控制精度为±0.1N。
各项异性导电胶(ACA)的最高固化温度为220℃，固化温度的控制精度在±2℃。
本发明的有益效果为：本发明采用特殊材料浇筑而成，制作产品时，采用“多重保护”措施，使标签在使用时不受高温高压等影响，由于特殊的设计和制作工艺，使得该标签在常温环境下就能制作，且具有耐高温、耐压强、耐酸碱、防水、震动等特性，能满足于在海底恶劣工况下正常使用；RFID标签专用于海底作业情况下，需随工器具跟随标签一齐工作，外部的隔热，防水，耐酸碱层使得标签能够抵御海底作业的恶劣环境，并且由于内部架构稳定，使得标签在海底作业时不会由于震动而导致标签失灵，达到了现有技术无法达到的标准，并且使得RFID标签运用在海底的情况大大增加，极大的节省了平时库房，运输过程中的人力物力成本。
附图说明
图1是热压固化部分热压头的结构示意图；
图2是上热压头的结构示意图；
图3是下热压头的结构示意图；
图4是发热芯的结构示意图；
图5是温度传感器的外形示意图；
图6是发热芯温度控制系统的原理图；
图7是热压头温度校正的流程图；
图8是下热压头的稳态集中参数电学模型；
图中：1为上热压头吸附板，2为上热压头，3为芯片，4为天线基板，5为下热压头，6为下热压头吸附板，7为磁铁，8为弹簧，9为导套，10为滑动导杆，11为加热组件，12为发热芯，13为外套，14为上隔热片，15为铜垫片，16为螺钉，17为下隔热片，18为隔热块，19为连接盖，20为底座，21为信号线，22为电源线。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置，包括上热压头吸附板1、上热压头2、下热压头5和下热压头吸附板6，上热压头2安装在上热压头吸附板1上，下热压头5安装在下热压头吸附板6上，上热压头2和下热压头5相对设置，芯片3和天线基板4由上至下依次设置在上热压头2和下热压头5之间，且与上热压头2和下热压头3相接触；
上热压头2包括磁铁7、弹簧8、导套9、滑动导杆10和加热组件11，导套9的首端与上热压头吸附板1相连，导套9采用中空管状结构，导套9的中空结构形成一滑道，滑动导杆10活动安装在滑道内，磁铁7安装在滑道的顶端，在磁铁7的下方的滑道内安装弹簧8，弹簧8的首端与上热压头吸附板1相接触，弹簧8的尾端与滑动导杆10的首端相接触，在滑动导杆10的尾端安装加热组件11；
下热压头5包括发热芯12、外套13、隔热块18、连接盖19和底座20，外套13采用凸型中空结构，发热芯12安装在外套13的中空结构内，在外套13的下方依次安装隔热块18和连接盖19，连接盖19的尾端安装底座20，底座20与下热压头吸附板6相连。
实施例二
在实施例一的基础上，外套13、隔热块18和连接盖19之间通过螺钉16相连，在位于外套13的上表面的螺钉16处由上至下设置有铜垫片15和上隔热片14，在位于连接盖19的下表面的螺钉17处设置有下隔热片17。
实施例三
在实施例二的基础上，发热芯12包括发热套、信号线21和电源线22，信号线21和电源线22均匀设置在发热套内，信号线21和电源线22的数量均为2条。
在发热芯12内还设置有温度传感器，温度传感器通过电阻值读取模块和A/D转换模块与单片机的温度信号输入端相连，单片机的温度控制输出端通过放大器与发热芯相连，温度传感器采集发热芯的温度值，并将温度值进行转换传输给单片机，利用单片机分析和比对采集到的发热芯温度值，由单片机发出升温/降温指令，并将升温/降温指令通过放大器输送至发热芯，调节发热芯的温度，以实现自动控制的目的。
发热芯12采用圆柱形结构，发热芯12的长度为30mm，发热芯12的直径为6mm。
实施例三
微型RFID标签，包括芯片、RFID天线、天线基板和封装材料，芯片封装于RFID天线和天线基板上形成预层压层(INLAY)中，封装材料将芯片、RFID天线和天线基板一并封装后，得到微型RFID标签，封装材料采用各项异性导电胶(ACA)。
芯片具有3个凸点，其中，两个凸点为I/O口，一个凸点具有支撑芯片平衡的作用，各项异性导电胶(ACA)的固化压力范围为1.5N-5N，固化压力的控制精度为±0.1N。
各项异性导电胶(ACA)的最高固化温度为220℃，固化温度的控制精度在±2℃。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置，其特征在于：包括上热压头吸附板、上热压头、下热压头和下热压头吸附板，所述上热压头安装在所述上热压头吸附板上，所述下热压头安装在所述下热压头吸附板上，所述上热压头和所述下热压头相对设置，芯片和天线基板由上至下依次设置在所述上热压头和所述下热压头之间，且与所述上热压头和所述下热压头相接触；
所述上热压头包括磁铁、弹簧、导套、滑动导杆和加热组件，所述导套的首端与所述上热压头吸附板相连，所述导套采用中空管状结构，所述导套的中空结构形成一滑道，所述滑动导杆活动安装在所述滑道内，所述磁铁安装在所述滑道的顶端，在所述磁铁的下方的所述滑道内安装所述弹簧，所述弹簧的首端与所述上热压头吸附板相接触，所述弹簧的尾端与所述滑动导杆的首端相接触，在所述滑动导杆的尾端安装所述加热组件；
所述下热压头包括发热芯、外套、隔热块、连接盖和底座，所述外套采用凸型中空结构，所述发热芯安装在所述外套的中空结构内，在所述外套的下方依次安装所述隔热块和所述连接盖，所述连接盖的尾端安装所述底座，所述底座与所述下热压头吸附板相连。
2.根据权利要求1所述的满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置，其特征在于：所述外套、所述隔热块和所述连接盖之间通过螺钉相连，在位于所述外套的上表面的所述螺钉处由上至下设置有铜垫片和上隔热片，在位于所述连接盖的下表面的所述螺钉处设置有下隔热片。
3.根据权利要求1所述的满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置，其特征在于：所述发热芯包括发热套、信号线和电源线，所述信号线和所述电源线均匀设置在所述发热套内，所述信号线和所述电源线的数量均为2条。
4.根据权利要求3所述的满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置，其特征在于：在所述发热芯内还设置有温度传感器，所述温度传感器通过电阻值读取模块和A/D转换模块与单片机的温度信号输入端相连，所述单片机的温度控制输出端通过放大器与所述发热芯相连，温度传感器采集发热芯的温度值，并将温度值进行转换传输给单片机，利用单片机分析和比对采集到的发热芯温度值，由单片机发出升温/降温指令，并将升温/降温指令通过放大器输送至发热芯，调节发热芯的温度，以实现自动控制的目的。
5.根据权利要求2所述的满足海底恶劣工况条件下微型RFID标签热压装置，其特征在于：所述发热芯采用圆柱形结构，所述发热芯的长度为30mm，所述发热芯的直径为6mm。
6.微型RFID标签，其特征在于：包括芯片、RFID天线、天线基板和封装材料，芯片封装于RFID天线和天线基板上形成预层压层(INLAY)中，封装材料将芯片、RFID天线和天线基板一并封装后，得到微型RFID标签，封装材料采用各项异性导电胶(ACA)。
7.根据权利要求6所述的微型RFID标签，其特征在于：芯片具有3个凸点，其中，两个凸点为I/O口，一个凸点具有支撑芯片平衡的作用，各项异性导电胶(ACA)的固化压力范围为1.5N-5N，固化压力的控制精度为±0.1N。
8.根据权利要求6所述的微型RFID标签，其特征在于：各项异性导电胶(ACA)的最高固化温度为220℃，固化温度的控制精度在±2℃。
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