CN212030774U - 一种无源温度数据采集器及无源rfid测温标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源温度数据采集器及无源RFID测温标签，包括壳体、LC匹配电路和无源RFID测温芯片，LC匹配电路和无源RFID测温芯片均设置在壳体内，无源RFID测温芯片电连接至LC匹配电路，LC匹配电路上设置有用于与同轴线电连接的端口，壳体侧壁上开设有供同轴线端部进入壳体内部的通孔。无源温度数据采集器与同轴线相连，而非直接与天线相连，因此同轴线能够增加无源RFID测温芯片与天线之间的间距，在无源温度数据采集器处于特殊环境中时天线可以经由同轴线远离特殊环境，从而到达较为稳定的环境中进行传输数据，扩大天线的活动和布置范围，对数据的传输有十分有利。

Description

一种无源温度数据采集器及无源RFID测温标签

【技术领域】

本实用新型涉及一种无源温度数据采集器及无源RFID测温标签，属于测温标签领域。

【背景技术】

随着RFID射频识别技术的发展和测温芯片的出现，测温标签由于其无源无线的优点被广泛需求，但是在一些特殊环境下，测温芯片与标签天线一体且直接连接的传统的测温标签是不能实现精准测温的功能，或者不能实现远距离的通信。例如：

人畜温度监控

对于重症病人或者新生牲畜传统的体温计和红外测温计测试方式很难实现实时温度监控，而传统的测温标签仅能测试人体或牲畜体表的温度，而非公认最接近实际体温的人体腋下或牲畜耳蜗的温度，因此测试的体温与真实的体温差别较大，并且很容易受到周围环境影响，导致不能及时发现疾病症状。

狭窄缝隙环境温度监控

在很多工厂或者机房，由于设备摆放紧密，导致温度检测点附近空间狭窄或者布满金属部件，对于传统测温标签，狭窄的空间读写器天线摆放困难，不利于数据的读取，周围的金属部件影响标签的性能，很难实现远距离通信。

金属密闭环境温度监控

在电力或者工业系统中，机箱或柜体由于是金属密闭环境，对电磁波具有屏蔽作用，阻碍无线信号的传输。传统的测温标签方案是将测温标签和读写器放置在同一机箱或柜体内实现关键位置的温度检测，缺点是成本高，需要一个柜体配一个读写器天线，并且很难实现大规模温度监控和管理；另外机箱内电磁环境复杂，影响标签和读写器天线性能。

液体内部温度监控

在一些生物或者工业实验室中，需要RFID标签对液体的温度进行实时监控，但是由于液体具有较大的介电常数，对电磁波具有吸收作用，导致了传统的标签性能较差，很难实现较远距离的通信。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种能进行远距离测温的无源温度数据采集器及无源RFID测温标签。

解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种无源温度数据采集器，包括壳体、LC匹配电路和无源RFID测温芯片，LC匹配电路和无源RFID测温芯片均设置在壳体内，无源RFID测温芯片电连接至LC匹配电路，LC匹配电路上设置有用于与同轴线电连接的端口，壳体侧壁上开设有供同轴线端部进入壳体内部的通孔。

本实用新型所述LC匹配电路包括PCB板、贴片电容和贴片电感，贴片电容和贴片电感采用0201封装形式安装至PCB板上。

本实用新型所述壳体包括多个分体，分体之间相互拼接，相邻分体的拼接处通过环氧树脂热固胶密封，相邻分体通过环氧树脂热固胶固定连接。

一种无源RFID测温标签，包括无源温度数据采集器、同轴线以及超高频UHF电小天线，同轴线的一端经由通孔电连接至LC匹配电路，另一端电连接至超高频UHF电小天线，超高频UHF电小天线位于壳体外。

本实用新型所述同轴线长度不大于50cm。

一种无源RFID测温标签，包括无源温度数据采集器、超高频UHF天线和多根同轴线，所有同轴线依次连接形成同轴线组，同轴线组的一端经由通孔电连接至LC匹配电路，超高频UHF天线电连接至同轴线组的另一端，超高频UHF天线位于壳体外。

本实用新型所述同轴线组的长度不大于5m。

本实用新型所述同轴线的端部设置有转接口，相邻的同轴线通过转接口电连接。

相比现有技术，本发明的有益效果如下：

本实用新型的有益效果为：

1、无源温度数据采集器与同轴线相连，而非直接与天线相连，因此同轴线能够增加无源RFID测温芯片与天线之间的间距，在无源温度数据采集器处于特殊环境中时天线可以经由同轴线远离特殊环境，从而到达较为稳定的环境中进行传输数据，扩大天线的活动和布置范围，对数据的传输有十分有利；

2、壳体则对LC匹配电路和无源RFID测温芯片进行保护，同时在壳体使用金属材质的情况下有效进行屏蔽，减少特殊环境对LC匹配电路和无源RFID测温芯片的工作过程产生的干扰；

3、LC匹配电路使得无源RFID测温芯片与同轴线之间的阻抗进行了匹配，从而有效提升无源RFID测温芯片对外部天线的传输效率；

4、在一些保密场合可以使用同轴线组，通过同轴线之间的拆装对天线和无源RFID测温芯片进行连接或者阻断，从而实现天线的监控或者进行物理隔离保密；

5、天线可以直接传输无源RFID测温芯片测得的温度数据，实时反映物体温度，不需要额外算法软件进行修正换算。

本实用新型的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例1的无源RFID测温标签的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的无源RFID测温标签的主视结构示意图；

图3为本实用新型实施例1和2的无源温度数据采集器的剖视结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

参见图1和3，本实施例提供的是一种无源RFID测温标签，包括无源温度数据采集器1、同轴线2以及超高频UHF电小天线31，无源温度数据采集器1电连接在同轴线2的一端，超高频UHF电小天线31电连接在同轴线2的另一端。

无源温度数据采集器1能够放置在较为复杂的环境中，从而测量物体温度，并将测量到的温度数据经由同轴线2传输至超高频UHF电小天线31。由于同轴线2的存在，无源温度数据采集器1和超高频UHF电小天线31之间能够拉开较大的距离，因此超高频UHF电小天线31能够在较为稳定的环境中进行数据的对外传输，增加超高频UHF电小天线31数据传输的稳定性。同轴线2屏蔽效果好，受液体等特殊环境的影响较小，柔韧度好，可根据应用环境进行弯折。超高频UHF电小天线31体积较小，其形状大致为一个螺旋状，与弹簧形状相似，其直径和长度尺寸均远小于UHF波长的1/4，大约为UHF波长的十分之一，在0.1m-0.1dm之间，超高频UHF电小天线31的性能受同轴线2的长度影响。

超高频UHF电小天线31和无源温度数据采集器1之间的同轴线2长度固定不可调节，故而同轴线2的数量仅为一根，其长度不大于50cm，以保证超高频UHF电小天线31的传输性能。

本实施例中无源温度数据采集器1包括壳体11、LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12。相应超高频UHF电小天线31位于壳体11外。

壳体11采用金属材质制作，LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12均设置在壳体11内，由壳体11对LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12进行保护，一方面避免复杂环境中LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12的化学腐蚀，另一方面通过静电屏蔽的方式防止外界电磁信号对LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12的干扰，使得无源RFID测温芯片12能够正常进行测温作业。

无源RFID测温芯片12电连接至LC匹配电路13，LC匹配电路13上设置有用于与同轴线2电连接的端口，同轴线2的端部电连接在该端口上，从而实现同轴线2与无源温度数据采集器1之间的电连接。

基于无源RFID测温芯片12本身特性，其自身阻抗随接收信号强度变化而改变。无源RFID测温芯片12的最远采集距离R由传输系数τ决定，而τ是由无源RFID测温芯片12、同轴线2以及超高频UHF电小天线31的匹配程度决定。

无源RFID测温芯片12的阻抗通过LC匹配电路13进行调节，从而与超高频UHF电小天线31的阻抗进行匹配，例如本实施例中超高频UHF电小天线31的阻抗为50Ω，无源RFID测温芯片12的阻抗经过LC匹配电路13调节匹配至50Ω附近，使得无源RFID测温芯片12和超高频UHF电小天线31之间的传输效率提升至75％以上。在不采用LC匹配电路13的情况下，无源RFID测温芯片12和超高频UHF电小天线31之间会由于阻抗不匹配形成驻波，功率损失较大，同时影响无源RFID测温芯片12的读取距离。

此外无源RFID测温芯片12直接测得温度信号数据传输至超高频UHF电小天线31上，中间不需要额外进行算法修正和转换，对电路结构的简化具有明显效果。

壳体11侧壁上开设有供同轴线2端部进入壳体11内部的通孔，以使得同轴线2端部进入壳体11内与LC匹配电路13电连接，壳体11对同轴线2端部处外露的线缆进行保护。

LC匹配电路13包括PCB板、贴片电容和贴片电感，贴片电容和贴片电感采用0201封装形式安装至PCB板上，以使得PCB板上的线路呈细长条状，上面的元器件紧密排列，以缩小PCB板的设计尺寸。以本实施例为例，PCB板的宽、长、厚分别可以缩小至4mm、17mm和0.6mm，壳体11尺寸也会相应缩小，使无源温度数据采集器1适应狭小的环境。PCB板内部采用共面波导传输线结构，同等尺寸下比微带传输线传输损耗少1dB，能够与无源RFID测温芯片12更好地匹配。

本实施例中的壳体11包括多个分体，分体之间相互拼接，从而形成整个壳体11。相邻分体的拼接处通过环氧树脂热固胶密封，环氧树脂热固胶固化后将相邻分体固定连接。分体连接处的密封性增强，以使得无源温度数据采集器1适应液体环境。

实施例2：

参见图2和3，本实施例提供了一种无源RFID测温标签，包括无源温度数据采集器1、超高频UHF天线32和多根同轴线2。所有同轴线2依次连接形成同轴线组，无源温度数据采集器1电连接至同轴线组的一端，同轴线组的另一端电连接至超高频UHF天线32。

无源温度数据采集器1能够放置在较为复杂的环境中，从而测量物体温度，并将测量到的温度数据经由同轴线组传输至超高频UHF天线32。由于同轴线组的存在，无源温度数据采集器1和超高频UHF天线32之间能够拉开较大的距离，因此超高频UHF天线32能够在较为稳定的环境中进行数据的对外传输，增加超高频UHF天线32数据传输的稳定性。超高频UHF天线32面积较大，为一块长方形板，其长、宽规格尺寸均与UHF波长的1/4相当，均在0.25m-0.25dm之间。

本实施例中可以通过调节同轴线2的数量和长度，从而控制整个同轴线组的长度，因此无源温度数据采集器1和超高频UHF天线32之间的长度可以调节。但考虑同轴线组的损耗，同轴线组的长度一般不超过5m。

同轴线2屏蔽效果好，受液体等特殊环境的影响较小，柔韧度好，可根据应用环境进行弯折。

本实施例中同轴线2的数量为两根，且两根同轴线2的端部均设置有转接口21，通过两个转接口21之间的连接，实现两根同轴线2之间的电连接。相应两根同轴线2连接状态下可以实现无源温度数据采集器1向超高频UHF天线32传输数据，两根同轴线2分离后即能物理断开无源温度数据采集器1和超高频UHF天线32，故而本实施例的无源RFID测温标签能够适应于一些保密环境的使用要求。

本实施例中无源温度数据采集器1包括壳体11、LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12。相应超高频UHF天线32位于壳体11外。

壳体11采用金属材质制作，LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12均设置在壳体11内，由壳体11对LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12进行保护，一方面避免复杂环境中LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12的化学腐蚀，另一方面通过静电屏蔽的方式防止外界电磁信号对LC匹配电路13和无源RFID测温芯片12的干扰，使得无源RFID测温芯片12能够正常进行测温作业。

无源RFID测温芯片12电连接至LC匹配电路13，LC匹配电路13上设置有用于与同轴线组电连接的端口，同轴线组的端部电连接在该端口上，从而实现同轴线组与无源温度数据采集器1之间的电连接。

无源RFID测温芯片12的阻抗通过LC匹配电路13进行调节，从而与超高频UHF天线32的阻抗进行匹配，例如本实施例中超高频UHF天线32的阻抗为50Ω，无源RFID测温芯片12的阻抗经过LC匹配电路13调节匹配至50Ω附近，使得无源RFID测温芯片12和超高频UHF天线32之间的传输效率提升至75％以上。

此外无源RFID测温芯片12直接测得温度信号数据传输至超高频UHF天线32上，中间不需要额外进行算法修正和转换，对电路结构的简化具有明显效果。

壳体11侧壁上开设有供同轴线组端部进入壳体11内部的通孔，以使得同轴线组端部进入壳体11内与LC匹配电路13电连接，壳体11对同轴线组端部处外露的线缆进行保护。

LC匹配电路13包括PCB板、贴片电容和贴片电感，贴片电容和贴片电感采用0201封装形式安装至PCB板上，以使得PCB板上的线路呈细长条，上面的元器件紧密排列，以缩小PCB板的设计尺寸。以本实施例为例，PCB板的宽、长、厚分别可以缩小至4mm、17mm和0.6mm，壳体11尺寸也会相应缩小，使无源温度数据采集器1适应狭小的环境。

本实施例中的壳体11包括多个分体，分体之间相互拼接，从而形成整个壳体11。相邻分体的拼接处通过环氧树脂热固胶密封，环氧树脂热固胶固化后将相邻分体固定连接。分体连接处的密封性增强，以使得无源温度数据采集器1适应液体环境。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (8)

1.一种无源温度数据采集器，其特征在于：包括壳体、LC匹配电路和无源RFID测温芯片，LC匹配电路和无源RFID测温芯片均设置在壳体内，无源RFID测温芯片电连接至LC匹配电路，LC匹配电路上设置有用于与同轴线电连接的端口，壳体侧壁上开设有供同轴线端部进入壳体内部的通孔。

2.根据权利要求1所述的无源温度数据采集器，其特征在于：所述LC匹配电路包括PCB板、贴片电容和贴片电感，贴片电容和贴片电感采用0201封装形式安装至PCB板上。

3.根据权利要求2所述的无源温度数据采集器，其特征在于：所述壳体包括多个分体，分体之间相互拼接，相邻分体的拼接处通过环氧树脂热固胶密封，相邻分体通过环氧树脂热固胶固定连接。

4.一种无源RFID测温标签，其特征在于：包括如权利要求1或2或3所述的无源温度数据采集器、同轴线以及超高频UHF电小天线，同轴线的一端经由通孔电连接至LC匹配电路，另一端电连接至超高频UHF电小天线，超高频UHF电小天线位于壳体外。

5.根据权利要求4所述的无源RFID测温标签，其特征在于：所述同轴线长度不大于50cm。

6.一种无源RFID测温标签，其特征在于：包括如权利要求1或2或3所述的无源温度数据采集器、超高频UHF天线和多根同轴线，所有同轴线依次连接形成同轴线组，同轴线组的一端经由通孔电连接至LC匹配电路，超高频UHF天线电连接至同轴线组的另一端，超高频UHF天线位于壳体外。

7.根据权利要求6所述的无源RFID测温标签，其特征在于：所述同轴线组的长度不大于5m。

8.根据权利要求6所述的无源RFID测温标签，其特征在于：所述同轴线的端部设置有转接口，相邻的同轴线通过转接口电连接。

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