CN202584182U - 一种带受力敏感装置的rfid标签、rfid系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带受力敏感装置的RFID标签、RFID系统，受力敏感装置与RFID标签的天线形成并联结构，在受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，此时天线工作在第二共振频率下；RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变。本实用新型可以较低成本来检测所受压力的变化。

Description

一种带受力敏感装置的RFID标签、RFID系统

技术领域

本实用新型涉及RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术领域，尤其涉及一种带受力敏感装置的RFID标签、RFID系统。

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微芯片。这个微芯片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，带有受力敏感装置的RFID系统已经被用于监测产品所处环境的受力何时超过了可以接受的受力。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，用来检测所受压力的改变，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所受压力的变化。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种带受力敏感装置的RFID标签、RFID系统，以较低成本来检测所受压力的变化。

一方面，本实用新型实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID标签，所述RFID标签的芯片上有两个引脚；所述受力敏感装置与这两个引脚相连，并与所述RFID标签的天线形成并联结构，外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，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；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述RFID标签的天线为单极子天线。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述RFID标签的天线为双偶极天线：所述受力敏感装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置与两根天线同时形成并联结构。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述受力敏感装置为电阻型受力敏感装置，所述受力敏感装置包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID标签，所述RFID标签的芯片上有一个引脚；所述受力敏感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，外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，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；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述RFID标签的天线为单极子天线。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述RFID标签的天线为双偶极天线：所述受力敏感装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置与两根天线同时形成并联结构。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述受力敏感装置为电阻型受力敏感装置，所述电阻型受力敏感装置包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置。

又一方面，本实用新型实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID标签，所述受力敏感装置连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化，在所述受力敏感装置与天线连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，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；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述RFID标签的天线为单极子天线。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述RFID标签的天线为双偶极天线：所述受力敏感装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置与两根天线同时形成并联结构。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述受力敏感装置为电阻型受力敏感装置，所述电阻型受力敏感装置包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置。

再一方面，本实用新型实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID系统，所述RFID系统包括RFID标签和RFID阅读器，所述RFID标签包括上述带受力敏感装置的RFID标签；所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断，从而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所受压力的改变。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用受力敏感装置与RFID标签的天线形成并联结构，在受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，此时天线工作在第二共振频率下；RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变的技术手段，所以达到了以较低成本来检测所受压力的变化的技术效果，并利用RFID获得的能量，解决了受力检测的供电问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例受力敏感装置与RFID标签芯片相连接的示意图；

图2为RFID标签芯片内部天线的等效电路图；

图3为本实用新型实施例受力敏感装置、逻辑开关与RFID标签芯片内部天线等效电路相连接的示意图；

图4为本实用新型实施例受力敏感装置与RFID标签天线直接相连接的示意图；

图5.为本实用新型实施例受力敏感装置的结构说明图；

图6为本实用新型实施例基于信号强度的受力情况检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的受力敏感装置与RFID标签的芯片相连至少存在三种情况：

两引脚结构：

本实用新型实施例是一种用来检测所受压力的变化的装置、系统和技术。这一系统包含了一个RFID标签，这一RFID标签的芯片上有两个引脚。受力敏感装置与这两个引脚相连，与天线形成并联结构。外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分。逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联。

当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变。当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，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控制逻辑电路的通断，在逻辑电路接通时，可以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所受压力的改变。

就一个实例而言，这一系统包含了一个RFID标签，这一标签上只有一根天线。这一标签的芯片上有两个引脚。受力敏感装置与这两个引脚相连，与这根天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路以及控制通断的逻辑电路是芯片的一部分。外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化。

当逻辑电路接通时被放置在一定的受力情况下一段时间后，天线的特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，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，并通过比较逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。更确切地说，受力敏感装置应具有较低的电阻，它的具体实例包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置等。

就另一个实例而言，这一系统包含了一个RFID标签，这一标签上有两根天线。此时有两种情况。第一种情况是受力敏感装置与这两个引脚相连，与第一根天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路以及控制通断的逻辑电路是芯片的一部分。外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化。而第二根天线始终以第一共振频率正常通信。

当逻辑电路接通时，被放置于一定的受力情况下一段时间后，第一根天线的特征频率和信号强度至少有一个会发生改变，其工作在第二共振频率下。RFID阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路接通时第一和第二根天线的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。通过比较第二根天线自身的逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异也可以检测所受压力的改变。

第二种情况是，受力敏感装置与这两个引脚相连，与两根天线同时形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路以及控制通断的逻辑电路是芯片的一部分。外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化。这与标签仅含一根天线的情况类似。

当逻辑电路接通时被放置在一定的受力情况下一段时间后，天线特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，其工作在第二共振频率下。RFID阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。第一种情况电路连接比较简单，工作时两根天线的共振频率可能不同，会影响测量的精度。第二种情况电路连接比较复杂，但工作时两根天线的共振频率一致，测量精度较高。更确切地说，受力敏感装置应具有较低的电阻，它的具体实例包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置等。

一引脚结构：

这一标签的芯片可以仅有一个引脚，这一引脚向外与受力敏感装置的一端相连，受力敏感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。同时在引脚与芯片内部电路连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路。

当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变。当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，天线特征频率和信号强度至少会有一个发生变化，其工作在第二共振频率下。RFID阅读器能够给标签发送指令控制逻辑电路的通断，在逻辑电路接通时，可以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所受压力的改变。

就一个实例而言，这一系统包含了一个RFID标签，这一标签上只有一根天线。这一标签的芯片上有一个引脚。受力敏感装置与这一个引脚相连，受力敏感装置另一端直接连到天线上，与天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路以及控制通断的逻辑电路是芯片的一部分。外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化。

当逻辑电路接通时被放置在一定的受力情况下一段时间后，天线工作在第二共振频率下，其特征频率和信号强度至少会有一个发生变化。RFID阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。更确切地说，受力敏感装置应具有较低的电阻，它的具体实例包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置等。

就另一个实例而言，这一系统包含了一个RFID标签，这一标签上有两根天线。这一标签的芯片上有一个引脚。受力敏感装置与这一个引脚相连，受力敏感装置另一端直接连到天线上，与第一根天线形成并联结构。在引脚与芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路以及控制通断的逻辑电路是芯片的一部分。外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化。而第二根天线始终以第一共振频率通信。

当逻辑电路接通时，被放置于一定的受力情况下一段时间后，第一根天线工作在第二共振频率下，其特征频率和信号强度至少有一个会发生改变。RFID阅读器能够给标签发送指令，并通过比较逻辑电路接通时第一和第二根天线的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。通过比较第一根天线自身的逻辑电路通断时的不同频率的信号强度之间的差异也可以检测所受压力的改变。更确切地说，受力敏感装置应具有较低的电阻，它的具体实例包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置等。

无引脚结构：

当RFID标签的芯片上没有引脚时，受力敏感装置可以直接连到天线上。这种情况下，与受力敏感装置相连的天线不能脱离受力敏感装置而以正常的频率通信。当被放置在一定的受力情况下一段时间后，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，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所受压力的改变。

就一个实例而言，这一系统包含了一个RFID标签，这一标签上有两根天线。受力敏感装置直接与第一根天线相连，而第二根天线不与受力敏感装置相连始终以第一共振频率正常通信。当被放置于一定的受力情况下一段时间后，第一根天线工作在第二共振频率下，其特征频率和信号强度至少有一个会发生改变，而第二根天线的特征频率和信号强度不变。RFID阅读器能够给标签发送指令，并通过比较第一和第二根天线的不同频率的信号强度之间的差异可以检测所受压力的改变。更确切地说，受力敏感装置应具有较低的电阻，它的具体实例包括：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置等。

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受力敏感装置，同时受力敏感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，当被放置于一定的受力情况下一段时间后，与受力敏感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所受压力的改变。

就一种受力敏感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，并与多数的受力值相联系，同时基于上述提到的比较可以检测受力的水平。

然而，就另一个方面而言，一个RFID系统包括一个RFID标签装置和一个RFID阅读器装置。这个RFID标签装置被用来发送两种信号，即上述逻辑电路断开时的信号和逻辑电路接通时的信号，这两种信号至少有一种会对受到的请求作出回应。RFID阅读器装置用来对RFID标签装置至少发送一个请求。安装阅读装置是为了接受来自标签的逻辑电路接通时的信号强度值和逻辑电路断开时的信号强度值之间的比较值，并把这些比较值转化为受力的不同水平。

在一个实例中，RFID标签的天线与受力敏感装置相连，在这一连接线路上有一个控制通断的逻辑电路。在逻辑电路通断与否的两种情况下，与天线会有与之对应的两种不同的频率。当逻辑电路接通并把这一标签装置放置于一定的受力情况下一段时间后，由于共振频率的变化，就会产生两种信号的强度值。

在一个实例中，RFID标签装置包括第一、第二两根天线。更好的情况是，第一根天线与受力敏感装置相连，当这一标签装置被放置于一定的受力情况下一段时间后，由于共振频率的变化，就会产生第二信号强度值与第一信号强度值的不同。

再一方面，本实用新型实施例提供了一种带受力敏感装置的RFID系统，所述RFID系统包括RFID标签和RFID阅读器，所述RFID标签包括上述带受力敏感装置的RFID标签；所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断，从而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所受压力的改变。

如图1所示，为本实用新型实施例受力敏感装置与RFID标签芯片相连接的受力敏感标签10的示意图。图1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，这两个引脚向外与受力敏感装置14相连，这两个引脚在芯片内部与天线的等效电路并联，并在连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路。通过逻辑电路的通断可以控制受力敏感模块是否被接入芯片电路内，从而可以影响与射频模块相连的天线的频率。当逻辑电路断开时，标签天线以第一共振频率通信。当逻辑电路接通时，被放置于一定的受力情况下一段时间后，天线工作在第二共振频率下，其特征频率和信号强度至少会有一个发生改变。

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，它们和上述提到的受力敏感装置通过两个引脚16，17和天线11，12相连，当天线11，12被放置于一定的受力情况下一段时间后，受力敏感装置会引起一个或多个发射端发生共振频率的变化。这个变化的频率与接收和发送的频率都不一样。例如，受力敏感装置放置于一定的受力情况下一段时间后，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受力环境下的天线频率，然后当达到一定的受力时，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受力情况下的天线频率，当达到一定的受力情况时它就会上升。可用于本实用新型的这样的受力敏感装置有：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置等。

基于受力敏感装置的类型不同，导致变化的受力情况可能是一个特定的受力值也可能是一个有选择性的受力值的范围。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，天线上带有的受力敏感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2所示，为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2所示，包括标签天线的线圈电感(L)、寄生电容（C_p）和并联电容（C₂），其谐振频率为

式中C为C_p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3所示，为本实用新型实施例受力敏感装置、控制通断的逻辑电路与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（C_p）和并联电容（C₂），其谐振频率为式C为C_p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。M为代表受力敏感装置的可变电阻，S为控制通断的逻辑电路。当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变。当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，天线工作在第二共振频率下，其特征频率和信号强度至少会有一个发生变化。

如图4所示，为本实用新型实施例可检测所受压力的变化的无源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相连的受力敏感装置44将会影响天线42的电阻。受力敏感装置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，它们和上述提到的受力敏感装置相连，当天线41，42被放置于一定的受力情况下一段时间后，受力敏感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，受力敏感装置放置于一定的受力情况下一段时间后，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受力环境下的天线频率，然后当达到一定的受力时，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受力情况下的天线频率，当达到一定的受力情况时它就会上升。可用于本的实用新型的这样的受力敏感装置有：应变式受力敏感装置、电容式受力敏感装置、电容式荷重敏感装置、差动式电容压力敏感装置、差动式电容式加速度敏感装置、ADXL50电容式集成加速度敏感装置、感压导电橡胶敏感装置等。

基于受力敏感装置的类型不同，导致变化的受力情况可能是一个特定的受力值也可能是一个有选择性的受力值的范围。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，天线上带有的受力敏感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5所示，受力敏感装置的一个实例包括电极51，52，感压导电橡胶53，绝缘膜54以及受力F。感压导电橡胶是一种对压力敏感的弹性材料。它的特点是橡胶材料的电阻值随压力的变化而变化，因此它还是具有开关功能的感压元件。当受到压力F时，感压导电橡胶53使两电极51，52形成通路，当受力F消失后，两电极51，52间阻止增大。

如图6所示，为本实用新型实施例通过使用多天线的标签装置来检测受力改变的一种方法流程图。需要考虑到的是，上述提到的装置使用一个标签集成电路来进行与多个天线的交流。

如图6所示，50，RFID阅读器向标签装置发送能量和指令。52，逻辑电路在初始时间处于断开的状态，标签装置用不与受力敏感装置相连的天线接收能量和指令。54，标签装置将携带能量的电磁波转化为一个DC（直流）电压，从而才能使标签执行指示的要求。而这种转化需要用到一个电荷泵，一个整流电路，或者将其相互连接，或者要用到其他的能量转化装置。56，标签装置通过不与受力敏感装置相连的天线向阅读器发送信号。58，阅读器测量并记录收到信号的能量强度。60，阅读器向标签装置发送接通逻辑电路的指令。62，标签装置用与受力敏感装置相连的天线发送数据。64，阅读器测量收到信号的能量强度。66，阅读器计算出一个反应信号强度的比较值。68，阅读器将比较值转化成不同的受力值。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，阅读器将来自不与受力敏感装置相连的天线的信号强度值作为一个参考值，把它与来与受力敏感装置相连的标签天线的信号强度值进行比较。通过接收到的来自与受力敏感装置相连和不与受力敏感装置相连的发射端的信号，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受力情况。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受力敏感装置的天线的RF信号强度的不同转化为受力值。

最好的情况是，将不连接受力敏感装置的天线作为一个参考，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，受力敏感装置被应用到设计中会使它的阻抗值的变化与标签被放置于特定受力下的时间长短形成一一对应的关系。例如，将受力敏感装置仅在一根天线上进行定位，这样可以允许来自RFID标签装置的信号作为一种功能在一定范围内变化，而这一功能正是天线被放置于一定受力下的时间后才有的功能。同上，通过使用本实用新型，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受力下以及这一受力是否在可接受的范围内。

不使用两根天线的各种RFID标签也能用受力敏感装置来感知到受力的变化，感知受力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。

例如通过对与受力敏感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受力敏感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，在暴露在一定受力环境中之前，天线的共振频率是902-928MHZ,但是标签一旦暴露在一定受力环境中，由于受力的影响，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。由于标签天线与受力敏感装置相连，所以受力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受力范围，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，因为标签受力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。

有利的方面是由于受力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。

受力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实用新型并不限制在将频段平均划分为n个频道。

本实用新型实施例可以较低成本来检测所受压力的变化，并利用RFID获得的能量，解决了受力检测的供电问题。

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实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块（illustrative logical 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（illustrative components），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实用新型实施例保护的范围。

本实用新型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来实现。

本实用新型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，本实用新型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，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的芯片上有两个引脚；所述受力敏感装置与这两个引脚相连，并与所述RFID标签的天线形成并联结构，外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，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；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变。

2.如权利要求1所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为单极子天线。

3.如权利要求1所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为双偶极天线：所述受力敏感装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置与两根天线同时形成并联结构。

4.一种带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的芯片上有一个引脚；所述受力敏感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，外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化，在所述受力敏感装置与RFID标签的芯片连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，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；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变。

5.如权利要求4所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为单极子天线。

6.如权利要求4所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为双偶极天线：所述受力敏感装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置与两根天线同时形成并联结构。

7.一种带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述受力敏感装置连接到所述RFID标签的天线上，并与天线形成并联结构，外界受力的变化会引起受力敏感装置本身电阻的变化，在所述受力敏感装置与天线连接的线路上有一个控制通断的逻辑电路，该连接的线路与控制通断的逻辑电路是芯片的一部分，逻辑电路的通断决定了受力敏感装置是否与天线并联：当逻辑电路断开时，受力敏感装置不与天线并联，若敏感装置受到压力，天线的第一共振频率和信号强度保持不变；当逻辑电路接通时，受力敏感装置与天线并联，若敏感装置受到压力，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；所述RFID标签接收RFID阅读器发送的指令以控制逻辑电路的通断，从而实现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所受压力的改变。

8.如权利要求7所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为单极子天线。

9.如权利要求7所述带受力敏感装置的RFID标签，其特征在于，所述RFID标签的天线为双偶极天线：所述受力敏感装置与其中一根天线形成并联结构；或者所述受力敏感装置与两根天线同时形成并联结构。

10.一种带受力敏感装置的RFID系统，所述RFID系统包括RFID标签和RFID阅读器，其特征在于，

所述RFID标签包括权利要求1-3中任一项所述带受力敏感装置的RFID标签，或权利要求4-6中任一项所述带受力敏感装置的RFID标签，或权利要求7-9中任一项所述带受力敏感装置的RFID标签；

所述RFID阅读器发送指令以控制RFID标签的逻辑电路的通断，从而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所受压力的改变。

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