FI128912B - Method of measuring physical quantities, and measuring arrangement used in the method - Google Patents

Method of measuring physical quantities, and measuring arrangement used in the method Download PDF

Info

Publication number
FI128912B
FI128912B FI20165821A FI20165821A FI128912B FI 128912 B FI128912 B FI 128912B FI 20165821 A FI20165821 A FI 20165821A FI 20165821 A FI20165821 A FI 20165821A FI 128912 B FI128912 B FI 128912B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
measuring element
microstrip line
rfid tag
measuring
physical quantity
Prior art date
Application number
FI20165821A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20165821A (en
FI20165821L (en
Inventor
Timo Tarvainen
Timo Peltoniemi
Original Assignee
Elcoflex Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elcoflex Oy filed Critical Elcoflex Oy
Priority to FI20165821A priority Critical patent/FI128912B/en
Priority to PCT/FI2017/050748 priority patent/WO2018083379A1/en
Publication of FI20165821A publication Critical patent/FI20165821A/en
Publication of FI20165821L publication Critical patent/FI20165821L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI128912B publication Critical patent/FI128912B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2617Measuring dielectric properties, e.g. constants
    • G01R27/2623Measuring-systems or electronic circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2617Measuring dielectric properties, e.g. constants
    • G01R27/2635Sample holders, electrodes or excitation arrangements, e.g. sensors or measuring cells
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/02Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the selection of materials, e.g. to avoid wear during transport through the machine
    • G06K19/025Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the selection of materials, e.g. to avoid wear during transport through the machine the material being flexible or adapted for folding, e.g. paper or paper-like materials used in luggage labels, identification tags, forms or identification documents carrying RFIDs
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0716Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0716Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor
    • G06K19/0717Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor the sensor being capable of sensing environmental conditions such as temperature history or pressure
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07718Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being manufactured in a continuous process, e.g. using endless rolls
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773Antenna details
    • G06K19/07786Antenna details the antenna being of the HF type, such as a dipole
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10158Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field
    • G06K7/10178Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field including auxiliary means for focusing, repeating or boosting the electromagnetic interrogation field
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10198Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves setting parameters for the interrogator, e.g. programming parameters and operating modes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G06K7/10326Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers the antenna being of the very-near field type, e.g. capacitive
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08Microstrips; Strip lines
    • H01P3/081Microstriplines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Keksinnön mukainen rullalta-rullalle-valmistuslaitteistolla joustavalle eristävälle substraatille valmistettu fysikaalisten suureiden pitkänomainen mittauselementti (10) käsittää joustavan dielektrisen substraatin (6) alapinnalle toteutetun maatason, dielektrisen substraatin yläpinnalle sen pituussuuntaan toteutetun mikroliuskajohtimen, dielektriselle substraatille mikroliuskajohtimen viereen toteutettuja antennielementtejä (4), joiden alla ei ole maatasoa, sekä ainakin kaksi dielektriselle substraatille valmistettua RFIDtagia (13A1, 13A2, 13A3, 13A4), joissa on mikropiiri (3) ainakin yhden fysikaalisen suureen mittaamiseksi kohteessa. Mikropiirit (3) on kytketty galvaanisesti ainakin yhteen antennielementtiin (4) sekä mikroliuskajohtoon galvaanisesti tai sähkömagneettisesti. Mikroliuskajohdon ensimmäisessä päässä on mittauselementin ohjausyksikkö RFID-tagien ohjaamiseksi, joka määrittää mittauselementillä mitattavan fysikaalisen suureen, fysikaalisen suureen mittauksessa mikroliuskajohdossa käytettävän ainakin yhden lähetystaajuuden, lähettää vastauskäskyn ainakin yhdelle mittauselementin RFID-tagille ainakin yhdellä lähetystaajuudella, vastaanottaa ainakin yhdeltä RFID-tagilta vastausviestin, ja ilmaisee mitattavan fysikaalisen suureen sen hetkinen arvo vastaanotetusta vastausviestistä.An elongate measuring element (10) of a physical quantity made on a flexible insulating substrate by a roll-to-roll manufacturing apparatus according to the invention comprises a ground plane implemented on the lower surface of the flexible dielectric substrate (6), a dielectric substrate on its upper surface no ground plane, and at least two RFID tags (13A1, 13A2, 13A3, 13A4) made on a dielectric substrate having a microcircuit (3) for measuring at least one physical quantity in the target. The microcircuits (3) are galvanically connected to at least one antenna element (4) and to the microstrip line galvanically or electromagnetically. The first end of the microstrip line has a measuring element control unit for controlling RFID tags, which determines the physical quantity to be measured by the measuring element, at least one transmission frequency used in the microstrip line measurement, sends a response command to at least one RFID tag of the measuring element and receives the current value of the physical quantity from the received response message.

Description

Menetelmä fysikaalisten suureitten mittaamiseksi ja menetelmässä hyödyn- nettävä mittausjärjestely Keksinnön kohteena on mittausmenetelmä, jossa fyysiseen kohteeseen integ- roiduilla sensoreilla mitataan ainakin yhtä kohteesta mitattavissa olevaa fysikaalis- ta suuretta useista eri kohdista kohdetta.The invention relates to a measurement method in which sensors integrated in a physical object measure at least one physical quantity measurable from an object at several different locations.

Keksintö kohdistuu myös menetelmässä hyödynnettävään joustavaan pitkänomaiseen mittauselementtiin, johon kytkeyty- neitä mittaussensoreita hallitaan mittauselementin toiseen päähän kytketyllä ohja- usyksiköllä.The invention also relates to a flexible elongate measuring element utilized in the method, to which the measuring sensors connected are controlled by a control unit connected to one end of the measuring element.

Tekniikan taso — Erilaisten kohteiden fysikaalisia ominaisuuksia voidaan mitata integroimalla niihin mittaussensoreita, joiden mittaustuloksia voidaan joko lukea langattomalla luenta- laitteella tai kytkemällä mittaussensoriin luentalaite kaapelin avulla.Background Art - The physical properties of various objects can be measured by integrating measuring sensors, the measurement results of which can either be read by a wireless reading device or by connecting a reading device to the measuring sensor by means of a cable.

Langattomissa mittausjärjestelmissä tiedon etäluvussa ja tallentamisessa hyödyn- —netään ns.In wireless measurement systems, the so-called

RFID-tageja (Radio Frequency IDentification). RFID-järjestelmät koostuvat kolmesta peruskomponentista: RFID-tagi, RF-lukija ja antennit sekä RFID-tagissa että RF-lukijassa.RFID (Radio Frequency IDentification) tags. RFID systems consist of three basic components: an RFID tag, an RF reader, and antennas in both the RFID tag and the RF reader.

RFID-mittauksen etuna on se, että se ei vaadi suoraa yhteyttä RF-lukijan ja RFID-tagin välille.The advantage of RFID measurement is that it does not require a direct connection between the RF reader and the RFID tag.

Muuntelemalla kompo- — nenttien tehoa, kokoa, antennimallia, toimintataajuutta ja tallennuskapasiteettia voidaan RFID-järjestelmiä käyttää erilaisissa käyttökohteissa.By varying the power, size, antenna model, operating frequency and storage capacity of the components, RFID systems can be used in a variety of applications.

RFID-järjestelmässä tiedonsiirto tapahtuu seuraavasti.In an RFID system, data transfer takes place as follows.

Tieto on tallennettuna RFID-tagiin, josta on yhteys käytettyyn antenniin.The information is stored in an RFID tag that is connected to the antenna used.

Antenni mahdollistaa RFID-tagin © 25 — tiedon välittämisen RF-lukijalle.The antenna allows the RFID tag © 25 - information to be transmitted to the RF reader.

RF-lukija välittää RFID-tagilta vastaanottamansa N radiosignaalin edelleen esimerkiksi PC:lle tulkittavaksi. 5 RFID-tagit voivat olla joko aktiivisia, passiivisia tai puolipassiivisia.The RF reader forwards the N radio signals received from the RFID tag to, for example, a PC for interpretation. 5 RFID tags can be either active, passive or semi-passive.

Passiivisilla I RFID-tageilla ei ole omaa virtalähdettä.Passive I RFID tags do not have their own power supply.

Passiivisen RFID-tagin käyttöön vaadittava = 30 — erittäin pieni sähkövirta indusoituu RFID-tagin antenniin saapuvasta radiotaajui- N sesta skannaussignaalista, jonka avulla RFID-tagi pystyy lähettämään vastauksen.Required for the use of a passive RFID tag = 30 - a very small electric current is induced from the radio frequency scan signal arriving at the antenna of the RFID tag, which enables the RFID tag to send a response.

O Passiivisen RFID-tagin vastaus voi olla lyhyt esimerkiksi sen ID-numero.O The response of a passive RFID tag can be short, for example its ID number.

Oman S virtalähteen puuttuminen tekee passiivisesta RFID-tagista kooltaan varsin pienen.The lack of its own S power supply makes the passive RFID tag quite small in size.

Passiivisten RFID-tagien lukuetäisyydet vaihtelevat 10 mm ja 5 metrin välillä.The reading distances of passive RFID tags vary between 10 mm and 5 meters.

Aktiiviset RFID-tagit sisältävät oman virtalähteen.Active RFID tags contain their own power supply.

Niiden kantama on pidempi sekä muisti suurempi.They have a longer range and a larger memory.

Ne voivat myös tallentaa RF-lukijan lähettämiä lisätietoja.They can also store additional information sent by the RF reader.

Koska passiiviset RFID-tagit ovat paljon halvempia hinnaltaan, on suurin osa käy- — tettävistä RFID-tageista passiivisia.Because passive RFID tags are much cheaper in price, most of the RFID tags used are passive.

Passiivinen RFID-tagi voidaan asentaa tai integroida jonkin sähköä johtamattoman kohteen tai kappaleen sisään.A passive RFID tag can be installed or integrated inside an electrically non-conductive object or body.

Kappaleen materiaalin permittivisyys tunnetaan tie- tyissä olosuhteissa.The permeability of the body material is known under certain conditions.

Niinpä kappaleen permittiivisyyden muutoksesta voidaan pää- — tellä esimerkiksi kappaleen kosteusprosentti tai lämpötila.Thus, for example, the humidity percentage or temperature of the body can be deduced from the change in the permittivity of the body.

Eräs tällainen mittausjärjestelmä on kuvattu hakemusjulkaisussa US 20160061751, jossa passiivista RFID-tagia käytetään esimerkiksi maaperän kosteuden mittaamisessa.One such measurement system is described in US 20160061751, in which a passive RFID tag is used, for example, to measure soil moisture.

RF-lukulaitteessa on erilliset antennit lähettimelle ja — vastaanottimelle.The RF reader has separate antennas for the transmitter and receiver.

Kuvatussa mittausjärjestelmässä RF-lukulaite voi lähettää RFID-tagille käskyjä valinnaisilla taajuuksilla.In the measurement system described, the RF reader can send commands to the RFID tag on optional frequencies.

Eri taajuuksilla RFID-tageista saapu- neista signaaleista voidaan tehdä päätelmä mitattavan kohteen tietystä fysikaali- sesta ominaisuudesta.From the signals received from the RFID tags at different frequencies, it can be deduced about a certain physical property of the object to be measured.

Hakemusjulkaisussa US 20160267769 on esitetty mittausjärjestelmä, jossa RFID-tageja luetaan erillisellä lukulaitteella langattomasti.US 20160267769 discloses a measurement system in which RFID tags are read wirelessly by a separate reader.

Julkaisussa kuvattu RFID-tagi mittaa ympäristön kosteuden käyttämänsä antennin impedanssin muu- toksesta.The RFID tag described in the publication measures the ambient humidity from the change in impedance of the antenna it uses.

Käytettyyn antenniin sisältyy erityinen virityshaara, jonka impedanssi muuttuu kosteuden muuttuessa.The antenna used includes a special tuning branch whose impedance changes as the humidity changes.

Julkaisussa jokainen RFID-tagit luetaan langat- —tomalla lukulaitteella erikseen. © Edellä kuvatuissa kosteuden mittausjärjestelmissä, joissa RFID-tagit luetaan jo- N kainen erikseen, täytyy lukutoimintoa suorittavalla henkilöllä olla aina tarkka tieto = luentapaikoista, jotta luentatapahtuma onnistuisi vaikeuksitta. = 30 I Hakemusjulkaisussa US 20160148025 on kuvattu kappaletavaran paikan tunnis- = tusjärjestelmä varastossa, jossa hyödynnetään useita lähekkäin olevia RFID- N tageja.In the publication, each RFID tag is read separately from a wireless reader. © In the humidity measurement systems described above, in which the RFID tags are read individually, the person performing the reading function must always have accurate information about the reading locations = in order for the reading operation to be successful without difficulty. = 30 I Application publication US 20160148025 describes a piece goods location identification system in a warehouse utilizing several adjacent RFID tags.

RFID-tagit määrittävät antenneillaan lähiympäristöstään sähkömagneettis- O ten kenttien mittausarvoja. > 35 Järjestelmän lukulaite vastaanottaa mittaustiedon RFID-tageilta aaltojohdosta, jo- hon jokainen RFID-tagi kytkeytyy sähkömagneettisesti.RFID tags use their antennas to determine the measured values of electromagnetic fields from their immediate surroundings. > 35 The system reader receives measurement data from RFID tags on a waveguide to which each RFID tag is electromagnetically coupled.

Eri RFID-tageilta vastaan-Received from different RFID tags

otetuista signaalien arvoista tehdään järjestelmän lukulaitteessa päätelmä siitä, missä paikannettava kappale varastojärjestelmässä sijaitsee.from the values of the received signals, a conclusion is drawn in the system reader as to where the object to be located is located in the storage system.

Järjestelmän lukulaite on kytketty galvaanisesti mittausjärjestelmässä hyödynnet- tyyn aaltojohtoon, joka vapaasta päästään on sovitettu aaltojohdon ominaisimpe- danssia vastaavalla vastuksella, jotta estettäisiin seisovan aallon syntyminen. Sei- sova aalto halutaan estää, jotta kuvatussa järjestelmässä ei vaikeutettaisi varsi- naisten RFID-tagien kytkeytymistä aaltojohtoon eikä myöskään samalla sekoittaisi RFID-tagin ympäristön sähkömagneettisia kenttiä, joita järjestelmässä mitataan — varastossa olevan kohteen paikantamiseksi.The reading device of the system is galvanically connected to a waveguide utilized in the measuring system, which at its free end is matched by a resistor corresponding to the characteristic impedance of the waveguide in order to prevent the generation of a standing wave. The desired wave is to be prevented so that the described system does not make it difficult to connect the actual RFID tags to the waveguide and at the same time does not interfere with the electromagnetic fields around the RFID tag, which are measured in the system.

Kuvatun järjestelmän RFID-tagit sisältävät lukuisia erilaisia toiminnallisuuksia ja ovat valmistuskustannuksiltaan kalliita.The RFID tags of the described system contain numerous different functionalities and are expensive to manufacture.

RFID-tagien eri osakomponentteja voidaan valmistaa joustavan piirilevyn valmis- tustekniikalla. Joustavien piirilevyjen valmistuksessa hyödynnetään rullalta-rullalle- valmistusmenetelmää. Rullalta-rullalle-valmistusmenetelmässä kalvomaista piirile- vymateriaalia käsitellään pitkinä nauhoina, jotka ovat rullattuina keloille. Joustavan piirilevyn eri valmistusvaiheet tapahtuvat valmistuslaitteistossa lähtö- ja vastaanot- — torullan väliin järjestetyllä suoralla osuudella. Toisiaan seuraavia valmistusvaiheita voi olla lukuisia. Rullalta-rullalle-valmistustekniikka soveltuu hyvin käytettäväksi sil- loin, kun valmistuserät ovat suuria.The various components of the RFID tags can be manufactured by a flexible circuit board manufacturing technique. In the manufacture of flexible circuit boards, a roll-to-roll manufacturing method is utilized. In the roll-to-roll manufacturing method, the film-like circuit board material is treated as long strips wound on coils. The various manufacturing steps of the flexible circuit board take place in the manufacturing equipment with a straight section arranged between the output and receiving rollers. There may be a number of successive manufacturing steps. Roll-to-roll manufacturing technology is well suited for use when manufacturing batches are large.

Rullalta-rullalle-valmistusmenetelmässä voidaan hyödyntää substraatteja, joiden — ainakin toiselle pinnalle on kasvatettu tai laminoitu metallikalvo. Valmistusmene- telmässä voidaan hyödyntää myös erilaisia painettavia materiaaleja, jotka voivat © olla eristeitä, sähköä johtavaa materiaalia tai puolijohteita. Valmistusmenetelmässä N voidaan myös liittää erilliskomponentteja valmistusprosessin eri vaiheissa olevaan = puolivalmisteeseen. = 30 I Joustavaan piirilevyyn on mahdollista rullalta-rullalle-valmistusmenetelmässä val- = mistaa erilaisia passiivisia ja aktiivisia sähköisiä elementtejä sekä erilaisia kytken- N täjohtimia ja aaltojohtoja. Prosessi mahdollistaa myös erilliskomponenttien, kuten O RFID-tagiin sisältyvän mikropiirin, kytkennän joustavaan piirilevyyn valmistuspro- > 35 — sessin yhteydessä. Eräs tapa valmistaa johto tai antenni joustavalle piirilevysubstraatille on käyttää et- sausmenetelmää, jossa joustavan piirilevysubstraatin pinnalla oleva ylimääräinen metalli poistetaan kemiallisella syövytysprosessilla. Tällöin ainakin toiselle piirile- vysubstraatin pinnalle on laminoitu pinnan kokonaan peittävä metallifolio. Metallifo- lio voi olla esimerkiksi kuparilaminaatti. Jos kyseessä on kaksipuoleinen joustava piirilevy, voidaan piirilevysubstraatin eripuolilla olevien kuparilaminaattien välille luoda sähköinen yhteys läpivientireikien kautta.The roll-to-roll manufacturing method can utilize substrates in which a metal film has been grown or laminated on at least one surface. The printing process can also utilize various printable materials, which can be insulators, electrically conductive materials or semiconductors. In the manufacturing method N, separate components can also be incorporated into the = semi-finished product at different stages of the manufacturing process. = 30 I In the roll-to-roll manufacturing method, it is possible to manufacture various passive and active electrical elements as well as various connecting conductors and waveguides on a flexible circuit board. The process also allows discrete components, such as the microcircuit included in the O RFID tag, to be connected to a flexible circuit board during the manufacturing process. One way to fabricate a wire or antenna for a flexible circuit board substrate is to use an etching method in which excess metal on the surface of the flexible circuit board substrate is removed by a chemical etching process. In this case, a metal foil completely covering the surface is laminated to at least one surface of the circuit board substrate. The metal foil can be, for example, a copper laminate. In the case of a double-sided flexible circuit board, an electrical connection can be established between the copper laminates on different sides of the circuit board substrate through via holes.

Metallikalvo voidaan laminoida joustavaan piirilevyyn yhtenä valmistusvaiheena rullalta-rullalle-valmistusmenetelmässä.The metal film can be laminated to the flexible circuit board as one of the manufacturing steps in the roll-to-roll manufacturing method.

— Sähköisten piirikokonaisuuksien valmistuksessa joustavalle piirilevylle voidaan hyödyntää myös ns. painettavaa elektroniikkaa. Tässä valmistusmenetelmässä painolevy tai painolevyssä oleva mustemateriaali koskettaa ja tarttuu painoalusta- na toimivaan materiaaliin. Painoalustana käytetään jotain sähköisesti eristävää materiaalia, jonka päälle halutut piirikokonaisuudet valmistetaan painamalla. Säh- — köisesti toiminnallisia, nestemäisiä tai pulverimaisia materiaaleja, on saatavilla se- kä sähköisesti johtavien, eristävien, puolijohtavien että optisten piirielementtien valmistamiseksi.- In the manufacture of electronic circuit boards on a flexible circuit board, the so-called printable electronics. In this manufacturing method, the printing plate or the ink material on the printing plate contacts and adheres to the material serving as the printing substrate. The printing substrate is an electrically insulating material on which the desired circuit assemblies are made by pressing. Electrically functional, liquid or powdered materials are available for the manufacture of electrically conductive, insulating, semiconducting and optical circuit elements.

Keksinnön tavoitteet —Keksinnön tavoitteena on esittää fysikaalisien suureiden mittauksessa hyödynnet- tävä mittausmenetelmä ja joustava mittauselementti, jossa RFID-tagien avulla mi- tataan tietyn fysikaalisen suureen arvo ainakin kahdessa paikassa valitun mittaus- kohteen sisällä. Mittausjärjestelmän ohjausyksikkö lukee RFID-tagit käyttäen aal- tojohtoa, johon jokainen RFID-tagi on kytkeytynyt joko galvaanisesti tai sähkö- —magneettisesti.OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a measurement method and a flexible measurement element utilized in the measurement of physical quantities, in which RFID tags are used to measure the value of a certain physical quantity at at least two locations within a selected measurement object. The control unit of the measuring system reads the RFID tags using a waveguide to which each RFID tag is connected either galvanically or electromagnetically.

= Keksinnön tavoitteet saavutetaan mittausmenetelmällä ja mittauselementillä, jossa N mittausjärjestelmän ohjausyksikkö ohjaa useita RFID-tageja niitä yhdistävän aalto- - johdon kautta, joka voi olla mikroliuskajohto. Ohjausyksikkö voi käskeä RFID-tagin O lähettämään joko tekemänsä fysikaalisen suureen mittaustuloksen tai lähettämään E 30 vain tunnisteensa kahdella tai useammalla taajuudella samalla lähetysteholla. - Eräässä keksinnön suoritusmuodossa synnytetään impedanssiltaan epäsovitet- & tuun aaltojohtoon ohjausyksikön lähettämällä taajuudella seisova aalto, jonka e maksimikohtiin asemoidaan ohjausyksiköstä kauimmaisina sijaitsevat RFID-tagit. N Kytkentäjärjestelyllä kompensoidaan mikroliuskajohdon häviöitä ohjausyksiköstä — kaukana olevissa RFID-tageissa.= The objects of the invention are achieved by a measuring method and a measuring element, in which the control unit of N measuring systems controls several RFID tags via a waveguide connecting them, which may be a microstrip line. The control unit can instruct the RFID tag O to either send the physical measurement result it has made or to send the E30 only its identifier on two or more frequencies with the same transmission power. - In one embodiment of the invention, a wave standing at a frequency transmitted by the control unit is generated on a waveguide with an unmatched impedance, at the maximum points of which the RFID tags furthest from the control unit are positioned. N The connection arrangement compensates for microstrip line losses from the control unit - in distant RFID tags.

Keksinnön etuna on se, että mitattava fysikaalinen suure saadaan mitattua yhdellä mittalaitteella useasta eri kohdasta tutkinnan alla olevaa kohdetta.The advantage of the invention is that the physical quantity to be measured can be measured with one measuring device from several different points of the object under investigation.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että tutkittavassa kohteessa ei tarvitse merkitä tut- kintakohteita luentatapahtumaa varten, koska kohteesta tehtyjen mittausten mit- 5 —taustulokset luetaan vain yhdestä kohteeseen kiinteästi asennetusta ohjausyksi- köstä.In addition, the invention has the advantage that it is not necessary to mark the examination objects for the reading event in the object to be examined, because the measurement results of the measurements made from the object are read only from one control unit permanently installed in the object.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että mittauselementtiä voidaan pidentää ja hyödyn- tää samassa mittauselementissä useampia perättäisiä RFID-tageja, synnyttämällä aaltojohtoon seisova aalto, jonka maksimikohtiin kauimmaisina olevat RFID-tagit — on kytketty aaltojohdon sähköisten häviöiden kompensoimiseksi.A further advantage of the invention is that the measuring element can be extended and utilized in the same measuring element by several successive RFID tags, generating a standing wave in the waveguide, at the maximum points of which the RFID tags furthest are connected to compensate for the electrical losses of the waveguide.

Vielä keksinnön etuna on se, että sitä voidaan hyödyntää erilasten kohteiden kos- teuden, lämpötilan ja paineen mittaamisessa.Another advantage of the invention is that it can be utilized in measuring the humidity, temperature and pressure of various objects.

Eräitä sovelluskohteita ovat seinä, lattia- ja kattoelementtien ominaisuuksien mittaus, varastoidun viljan ominaisuuk- sien mittaus, kuljetuskonttien sisätilan ominaisuuksien mittaus, maaperän ominai- — suuksien mittaus, turpeen ominaisuuksien mittaus ja turvalattian mittauselementti- nä, jolla paikannetaan lattialle kaatunut henkilö.Some applications are wall, measurement of floor and roof elements, measurement of stored grain properties, measurement of interior properties of transport containers, measurement of soil properties, measurement of peat properties and as a measuring element for a safety floor to locate a person falling on the floor.

Keksinnön mukaiselle fysikaalisten suureiden pitkänomaiselle joustavalle mittaus- elementille, joka on järjestetty asennettavaksi mitattavaan kohteeseen, on tunnus- omaista että, mittauselementti käsittää mikroliuskajohdon, jonka ensimmäisessä — päässä on ohjausyksikkö mittauselementin RFID-tagien ohjaamiseksi, joka oh- jausyksikkö on järjestetty: — aktivoimaan mittauselementti — määrittämään fysikaalisen suureen mittauksessa mikroliuskajohdossa käytettävä © ainakin yksi lähetystaajuus > 25 —— lähettämään vastauskäsky ainakin yhdelle mittauselementin RFID-tagille ainakin = yhdellä lähetystaajuudella N — vastaanottamaan ainakin yhdeltä RFID-tagilta vastausviesti, ja 7 — ilmaisemaan mitattavan fysikaalisen suureen senhetkinen arvo vastaanotetusta = vastausviestistä. = 30 O Keksinnön mukaiselle menetelmälle fysikaalisen suureen mittaamiseksi mittaus- D kohteessa, jossa menetelmässä käytetään pitkänomaista taipuisaa mikroliuska- N johdon sisältämää mittauselementtiä, joka on sijoitettu mitattavaan mittauskohtee- seen, joka mittauselementti käsittää ainakin kaksi RFID-tagia antennielementtei- — neen, jotka RFID-tagit kytkeytyvät mittauselementin mikroliuskajohtoon joko gal-The elongate flexible measuring element of physical quantities according to the invention, arranged to be mounted on the object to be measured, is characterized in that the measuring element comprises a microstrip line, the first end of which has a control unit for controlling the RFID tags of the measuring element. determine the physical quantity used in the measurement on the microstrip line © at least one transmission frequency> 25 —— send a response command to at least one RFID tag of the measuring element at at least = one transmission frequency N - receive a response message from at least one RFID tag, and 7 - indicate the current value of the measured physical response = 30 O For a method according to the invention for measuring a physical quantity in a measuring D object, the method using an elongate flexible measuring element contained in a microstrip line N placed in a measuring object to be measured, which measuring element comprises at least two RFID tags with antenna elements. the tags are connected to the microstrip line of the measuring element

vaanisesti tai sähkömagneettisesti, on tunnusomaista, että mittauselementtiin si- sältyvän mikroliuskajohdon ensimmäisessä päässä oleva ohjausyksikkö: — aktivoi mittauselementin — määrittää fysikaalisen suureen mittauksessa mikroliuskajohdossa käytettävän — ainakin yhden lähetystaajuuden — lähettää vastauskäskyn ainakin yhdellä lähetystaajuudella ainakin yhdelle mit- tauselementin RFID-tagille — vastaanottaa ainakin yhden RFID-tagin lähettämän vastausviestin, ja — ilmaisee mitattavan fysikaalisen suureen sen hetkisen arvon kohteessa vastaan- — otetusta viestistä.electromagnetically, it is characterized in that the control unit at the first end of the microstrip line included in the measuring element: - activates the measuring element - determines the physical quantity used in the microstrip line - at least one transmission frequency - sends a response command at least one transmission frequency to at least one measuring element A response message sent by the RFID tag, and - indicates the current value of the physical quantity to be measured from the message received at the destination.

Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaa- timuksissa.Some preferred embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Keksinnön mukainen fysikaalisten suureiden pitkänomainen mittauselementti käsittää joustavasta dielektrisestä materiaalista — valmistetun substraatin, jolle on edullisesti rullalta-rullalle-valmistusmenetelmällä valmistettu mittauselementin pituussuuntaan aaltojohde, joka on edullisesti mikro- liuskajohto, ja RFID-tagien hyödyntämä antenni tai antennit.The basic idea of the invention is as follows: The elongate measuring element of physical quantities according to the invention comprises a substrate made of a flexible dielectric material, preferably having a waveguide in the longitudinal direction of the measuring element, preferably a microstrip line, and an antenna or antennas utilized by RFID tags.

Edullisesti RFID-tageissa oleva mikropiiri liitetään mittauselementtipuolivalmisteeseen valmis- tettuihin juotospisteisiin.Preferably, the microcircuit in the RFID tags is connected to the soldering points made in the measuring element semi-finished product.

Mittauselementin RFID-tagit voivat kytkeytyä joko galvaa- — nisesti ja/tai sähkömagneettisesti mittauselementin mikroliuskajohtoon.The RFID tags of the measuring element can be connected either galvanically and / or electromagnetically to the microstrip line of the measuring element.

Aaltojoh- don ensimmäiseen päähän kytketään RF-luentalaite, josta jäljempänä käytetään myös nimitystä ohjausyksikkö.An RF reading device, hereinafter referred to as a control unit, is connected to the first end of the waveguide.

Ohjausyksiköllä edullisesti ohjataan kaikkien kek- sinnön mukaisen mittauselementin RFID-tagien toimintaa mittauksen aikana.The control unit preferably controls the operation of all RFID tags of the measuring element according to the invention during the measurement.

Keksinnön mukaisissa RFID-tageissa oleva mikropiiri mittaa edullisesti ainakin yh- © 25 den seuraavista fysikaalisista suureista mittauskohteissa: kosteus, lämpötila, paine N tai etäisyys toisesta kohteesta.The microcircuit in the RFID tags according to the invention preferably measures at least one of the following physical quantities in the measurement objects: humidity, temperature, pressure N or distance from another object.

Mitattava kohde voi olla esimerkiksi seinäelementtti, N lattia, katto, kontin sisätila, varastotila, viljavarasto, maaperä tai turveauma.The object to be measured can be, for example, a wall element, N floor, roof, container interior, storage space, grain storage, soil or peat bog.

Koh- N teena voi olla myös mikä tahansa ihmisen tai eläimen kehon vesipitoisuuden ai- I heuttama muutos antennin läheisyydessä. a = 30 —Keksinnön mukaisessa mittausmenetelmässä voidaan edullisesti synnyttää mit- O tauselementissä hyödynnettyyn aaltojohtoon seisova aalto, jonka maksimikohtiin D mittauselementin — kauimpana = mittausjärjestelmän = ohjausyksiköstä = olevat N RFID-tagit sijoitetaan aaltojohdon häviöiden kompensoimiseksi.The target can also be any change in the water content of the human or animal body in the vicinity of the antenna. a = 30 —In the measurement method according to the invention, a standing wave can advantageously be generated in the waveguide utilized in the measuring element, at the maximum points of which the N RFID tags of the measuring element - farthest = from the measuring system = control unit =

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1a esittää esimerkinomaisesti keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen RFID-tagin rakenteen ja sen poikkileikkauksen suunnas- sa AB, kuva 1b esittää esimerkinomaisesti keksinnön toisen suoritusmuodon mu- kaisen RFID-tagin rakenteen ja sen poikkileikkauksen suunnassa A-B, kuva 1c esittää esimerkinomaisesti keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisen RFID-tagin rakenteen ja sen poikkileikkauksen suunnas- sa AB, kuva 2a esittää esimerkinomaisesti RFID-tageissa hyödynnettävän mikropii- rin toiminnallisia pääelementtejä, kuva 2b esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaista joustavaa mittaus- elementtiä, jossa on neljä RFID-tagia, kuva 3 esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaista mittauselementtiä seinäelementtiin asennettuna, kuva 4 esittää keksinnön mukaisella mittauselementillä tehdyn simulaa- tiotuloksen, jossa mittauselementissä on viisi RFID-tagia, kuva5 esittää keksinnön mukaisella mittauselementillä tehdyn simulaa- tiotuloksen yhden RFID-tagin vaimennuksen taajuuden funktiona,The invention is described in detail below. The description refers to the accompanying drawings, in which Figure 1a shows by way of example the structure of an RFID tag according to a first embodiment of the invention and its cross-section in direction AB, Figure 1b shows by way of example an RFID tag according to a second embodiment of the invention and its cross-section in direction AB, Figure 1c shows by way of example the structure of the RFID tag according to the third embodiment of the invention and its cross section in the direction AB, Fig. 2a shows by way of example the main functional elements of a microcircuit utilized in RFID tags, Fig. 2b shows by way of example a flexible measuring element according to the invention with four RFID tags, Fig. 3 shows by way of example a measuring element according to the invention mounted on a wall element, Fig. 4 shows a simulation result made with a measuring element according to the invention, in which the measuring element has five RFID tags, Fig. 5 shows a simulation result made with a measuring element according to the invention. as a function of the attenuation frequency of one RFID tag,

O N kuva 6 esittää keksinnön mukaisella mittauselementillä tehdyn simulaation = yhden RFID-tagin heijastusvaimennuksen taajuuden funktiona, ja 7 kuva 7 esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön mukaisen mitta- = 25 usmenetelmän päävaiheita. & Seuraavassa selityksessä olevat suoritusmuodot ovat vain esimerkinomaisia ja e alan ammattilainen voi toteuttaa keksinnön perusajatuksen myös jollain muullaFig. 6 shows a simulation with a measuring element according to the invention = reflection attenuation of one RFID tag as a function of frequency, and Fig. 7 shows the main steps of the measuring method according to the invention as an exemplary flow chart. & The embodiments in the following description are exemplary only and one skilled in the art may implement the basic idea of the invention in some other manner.

O N kuin selityksessä kuvatulla tavalla. Vaikka selityksessä voidaan viitata erääseen suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin useissa paikoissa, niin tämä ei merkitse si- tä, että viittaus kohdistuisi vain yhteen kuvattuun suoritusmuotoon, tai että kuvattu piirre olisi käyttökelpoinen vain yhdessä kuvatussa suoritusmuodossa.O N as described in the description. Although the description may refer to one embodiment or embodiments in several places, this does not mean that the reference is to only one of the described embodiments, or that the described feature is useful in only one of the described embodiments.

Kahden tai useamman suoritusmuodon yksittäiset piirteet voidaan yhdistää ja näin aikaan- saada uusia keksinnön suoritusmuotoja.The individual features of the two or more embodiments may be combined to provide new embodiments of the invention.

Kuvassa 1a on esitetty keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen mitta- uselementin 1A yhden esimerkinomaisen RFID-tagin 13A toteutus joustavalle substraatille 6 ja sen poikkileikkaus suunnassa A-B.Figure 1a shows an implementation of one exemplary RFID tag 13A of the measuring element 1A according to the first embodiment of the invention on the flexible substrate 6 and its cross section in the direction A-B.

Substraatti voi olla edullisesti polyesteriä (PET) tai polypropeenia (PP). Substraatin 6 paksuus on edullisesti 175 um.The substrate may preferably be polyester (PET) or polypropylene (PP). The thickness of the substrate 6 is preferably 175 μm.

Substraatin 6 alapinnalle on valmistettu sähköä johtavasta materiaalista maataso 5 paksuudeltaan edullisesti 18 um, joka maataso on esitetty kuvassa katkoviivoilla piirrettynä.A ground plane 5, preferably 18 μm thick, is made of an electrically conductive material on the lower surface of the substrate 6, which ground plane is shown in the figure in broken lines.

Substraatin 6 yläpinnalle on valmistettu johdin 2 sähköä johtavasta ma- teriaalista.A conductor 2 is made of an electrically conductive material on the upper surface of the substrate 6.

Johtimen paksuus on edullisesti 18 um ja sen leveys on edullisesti 350 um.The thickness of the conductor is preferably 18 μm and its width is preferably 350 μm.

Maataso 5 ja johdin 2 muodostavat yhdessä ominaisimpedanssiltaan 50 O mikroliuskajohdon, jonka kautta keksinnön mukaiseen mittauselementtiin kuuluvia RFID-tageja 13A ohjataan mittauksien aikana.The ground plane 5 and the conductor 2 together form a microstrip line with a characteristic impedance of 50 O, through which the RFID tags 13A belonging to the measuring element according to the invention are controlled during the measurements.

Mikroliuskajohtimen 2 ja anten- nielementin 4 valmistuksessa käytetty sähköä johtava materiaali on edullisesti ku- paria, hopeaa, alumiinia tai uushopeaa.The electrically conductive material used in the manufacture of the microstrip conductor 2 and the antenna element 4 is preferably copper, silver, aluminum or nickel silver.

Sähköä johtavat kerrokset mittauselementin 1A substraatin 6 eri pinnoille voidaan valmistaa edullisesti useilla eri valmistusmenetelmillä tai useita valmistusmenetel- — miä yhdistämällä.The electrically conductive layers on the different surfaces of the substrate 6 of the measuring element 1A can be produced preferably by several different manufacturing methods or by combining several manufacturing methods.

Keksinnön mukaisen mittauselementin RFID-tagien eri osakomponentteja voidaan valmistaa edullisesti jollain joustavan piirilevyn valmistuksessa hyödynnetyllä val- mistustekniikalla.The various sub-components of the RFID tags of the measuring element according to the invention can advantageously be manufactured by any manufacturing technique utilized in the manufacture of a flexible circuit board.

Eräs sovelias valmistustekniikka on rullalta-rullalle-valmistusme- © netelmä.One suitable manufacturing technique is the roll-to-roll manufacturing method.

Rullalta-rullalle-valmistusmenetelmässä voidaan hyödyntää joustavaa > 25 — substraattia 6, jonka ainakin toiselle pinnalle on kasvatettu sähköä johtava kalvo — esimerkiksi jollain ohutkalvon kasvatusmenetelmällä kemiallisesti tai fysikaalisesti. n Sähköä johtava kalvo voi olla myös substraatin 6 pinnalle laminoitu tai painettu 7 metallikalvo.The roll-to-roll manufacturing method can utilize a flexible> 25 substrate 6 on at least one surface of which an electrically conductive film has been grown - for example by some thin film growth method chemically or physically. n The electrically conductive film can also be a metal film 7 laminated or printed on the surface of the substrate 6.

Valmistusmenetelmässä voidaan hyödyntää myös erilaisia painetta- = via materiaaleja, jotka voivat olla eristeitä, sähköjohteita tai puolijohteita.Various printable materials can also be utilized in the manufacturing method, which can be insulators, electrical conductors or semiconductors.

Valmis- = 30 —tusmenetelmässä voidaan myös liittää erilliskomponentteja valmistusprosessin eri O vaiheissa olevaan puolivalmisteeseen.In the manufacturing process, separate components can also be added to the semi-finished product at different stages of the manufacturing process.

N Mittauselementin 1A joustavalle substraatille 6 on mahdollista valmistaa rullalta- rullalle-valmistusmenetelmässä myös erilaisia passiivisia ja aktiivisia sähköisiä elementtejä, sensoreita sekä erilaisia kytkentäjohtimia ja aaltojohtoja.N In the roll-to-roll manufacturing method, it is also possible to produce various passive and active electrical elements, sensors, and various connecting wires and waveguides for the flexible substrate 6 of the measuring element 1A.

Prosessi mahdollistaa myös erilliskomponenttien, kuten RFID-tagiin sisältyvän mikropiirin, kytkennän joustavaan piirilevyyn valmistusprosessin yhteydessä.The process also allows discrete components, such as a microcircuit included in the RFID tag, to be connected to a flexible circuit board during the manufacturing process.

Eräs tapa valmistaa johto tai antenni mittauselementin 1A joustavalle substraatille 6 on käyttää etsausmenetelmää, jossa joustavan piirilevysubstraatin pinnalla oleva — ylimääräinen metalli poistetaan kemiallisella syövytysprosessilla. Tällöin ainakin toiselle piirilevysubstraatin pinnalle on kasvatettu tai laminoitu pinnan peittävä me- tallikalvo. Metallikalvo voi olla esimerkiksi kuparilaminaatti. Jos kyseessä on kaksi- puoleinen joustava piirilevy, voidaan piirilevysubstraatin eri puolilla olevien kupari- laminaattien välille luoda sähköinen yhteys läpivientireikien kautta.One way to manufacture a wire or antenna for the flexible substrate 6 of the measuring element 1A is to use an etching method in which excess metal on the surface of the flexible circuit board substrate is removed by a chemical etching process. In this case, a metal film covering the surface is grown or laminated on at least one surface of the circuit board substrate. The metal film can be, for example, a copper laminate. In the case of a double-sided flexible circuit board, an electrical connection can be established between the copper laminates on different sides of the circuit board substrate through via holes.

— Erilaisten sähköisten piirikokonaisuuksien, kuten johtimet ja antennit, valmistuk- sessa mittauselementin 1A joustavalle substraatille 6 voidaan hyödyntää myös ns. painettavaa elektroniikkaa. Tässä valmistusmenetelmässä painolevy tai painole- vyssä oleva mustemateriaali koskettaa painoalustana toimivaa materiaalia ja tart- tuu siihen. Painoalustana käytetään jotain sähköisesti eristävää materiaalia, jonka — päälle halutut piirikokonaisuudet valmistetaan painamalla. Sähköisesti toiminnalli- sia, nestemäisiä tai pulverimaisia materiaaleja, on saatavilla sekä sähköisesti joh- tavien, eristävien, puolijohtavien että optisten piirielementtien valmistamiseksi. Kuvan 1a esimerkissä RFID-tagiin 13A kuuluva mikropiiri 3 on kytketty yhdestä lii- täntäpisteestään 2a mikroliuskajohtimeen 2. Kytkennällä vahvistetaan RFID-tagin 13A sähkömagneettista kytkentää mikroliuskajohtoon noin 20 dB verrattuna rat- kaisuun, jossa sähkömagneettinen kytkentä on toteutettu puhtaasti kapasitiivisella ratkaisulla.- In the manufacture of various electrical circuit assemblies, such as conductors and antennas, for the flexible substrate 6 of the measuring element 1A, the so-called printable electronics. In this manufacturing method, the printing plate or the ink material on the printing plate contacts and adheres to the material acting as a printing substrate. The printing substrate is an electrically insulating material on which - the desired circuit assemblies are made by pressing. Electrically functional, liquid or powdered materials are available for the manufacture of electrically conductive, insulating, semiconducting and optical circuit elements. In the example of Fig. 1a, the microcircuit 3 belonging to the RFID tag 13A is connected from one of its connection points 2a to the microstrip line 2. The connection amplifies the electromagnetic coupling of the RFID tag 13A to the microstrip line by about 20 dB compared to a purely capacitive solution.

Mikropiirin 3 eräs toinen liitäntäpiste on kytketty antennielementtiin 4. Maataso 5 ei © edullisesti ulotu antennielementin 4 alle. S 25 Antennielementti 4 ja mikroliuskajohdin 2 on valmistettu edullisesti samasta säh- T köä johtavasta materiaalista rullalta-rullalle-valmistusmenetelmällä joko samassa O tai perättäisissä työvaiheissa.Another connection point of the microcircuit 3 is connected to the antenna element 4. The ground plane 5 preferably does not extend below the antenna element 4. S 25 The antenna element 4 and the microstrip conductor 2 are preferably made of the same electrically conductive material by a roll-to-roll manufacturing method in either the same O or successive work steps.

I , RFID-tagi 13A voi käsittää myös useamman antennielementin kuin mitä kuvassa N 1a on esitetty. Lisäksi RFID-tagi 13A voi käsittää myös muita mittauksessa hyö- O 30 — dynnettäviä sensorielementtejä, jotka on kytketty RFID-tagin 13A sisältämään mik- > ropiiriin 3 (ei esitetty kuvassa 1a).I, the RFID tag 13A may also comprise more antenna elements than shown in Fig. N 1a. In addition, the RFID tag 13A may also comprise other sensor elements useful in the measurement, which are connected to the microcircuit 3 included in the RFID tag 13A (not shown in Fig. 1a).

Mittauselementin 1A alapinnalla on edullisesti liimakerros 7, jolla mittauselementti 1A voidaan kiinnittää tarvittaessa mittauskohteeseen. Viitteellä 8 esitetään suoja-The lower surface of the measuring element 1A preferably has an adhesive layer 7 with which the measuring element 1A can be attached to the measuring object, if necessary. Reference 8 shows the

kerrosta, jolla suojataan valmistettua RFID-tagia 13A kohteessa syntyviltä mekaa- nisilta tai kemiallisilta rasituksilta. Suojakerros 8 on edullisesti ainetta, jonka per- mittivisyys ja permeabiliteetti eivät häiritse RFID-tagilla 13A tehtäviä mittauksia. Kuvassa 1b on esitetty keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaisen mit- tauselementin 1B yhden esimerkinomaisen RFID-tagin 13B toteutus joustavalle substraatille 6 ja sen poikkileikkaus suunnassa A-B. Tämä suoritusmuoto poikkeaa kuvan 1a suoritusmuodosta siinä, että RFID-tagin 13B mikropiiri 3 on kytketty sähköä johtavalla kytkennällä 3a joustavan substraatin 6 alapinnalla olevaan maatasoon 5 eräästä kolmannesta kytkentäpisteestään. — Kytkentä joustavan substraatin 6 läpi maatasoon 5 voidaan toteuttaa esimerkiksi painamalla johtavaa pastaa joustavaan substraattiin 6 valmistettuun reikään. Tässä edullisessa suoritusmuodossa mittauselementin 1B ohjausyksikkö voi syöt- tää mikroliuskajohdosta sähkötehoa RFID-tagin 13B mikropiirille 3, koska mikropii- ri 3 on galvaanisesti kytketty käytettyyn mikroliuskajohtoon. — Kuvassa 1c on esitetty keksinnön kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisen mittauselementin 1C yhden esimerkinomaisen RFID-tagin 13C toteutus joustavalle substraatille 6 ja sen poikkileikkaus suunnassa A-B. Tämä suoritusmuoto poikkeaa kuvan 1a suoritusmuodosta siinä, että RFID-tagin 13C mikropiiri 3 omaa vain kapasitiivisen kytkennän mittauselementin 1C mikro- — liuskajohtoon. Tässä edullisessa suoritusmuodossa RFID-tagin 13C mikropiiriin 3 on kytketty kaksi antennielementtiä 4a ja 4b. Se millä etäisyydellä antennielementit 4a ja 4b syöttöjohtimineen ovat mikroliuskajohtimesta 2 (etäisyys L1) vaikuttaa ka- pasitiivisen kytkennän suuruuteen.a layer for protecting the fabricated RFID tag 13A from mechanical or chemical stresses at the target. The protective layer 8 is preferably a material whose permeability and permeability do not interfere with the measurements made with the RFID tag 13A. Figure 1b shows the implementation of one exemplary RFID tag 13B of the measuring element 1B according to another preferred embodiment of the invention on the flexible substrate 6 and its cross section in the direction A-B. This embodiment differs from the embodiment of Fig. 1a in that the microcircuit 3 of the RFID tag 13B is connected by an electrically conductive connection 3a to the ground plane 5 on the lower surface of the flexible substrate 6 from one of its third connection points. - The connection through the flexible substrate 6 to the ground plane 5 can be realized, for example, by pressing a conductive paste into a hole made in the flexible substrate 6. In this preferred embodiment, the control unit of the measuring element 1B can supply electrical power from the microstrip line to the microcircuit 3 of the RFID tag 13B, because the microcircuit 3 is galvanically connected to the used microstrip line. Figure 1c shows an implementation of one exemplary RFID tag 13C of a measuring element 1C according to a third preferred embodiment of the invention on a flexible substrate 6 and its cross section in the direction A-B. This embodiment differs from the embodiment of Figure 1a in that the microcircuit 3 of the RFID tag 13C has only a capacitive connection to the microstrip line of the measuring element 1C. In this preferred embodiment, two antenna elements 4a and 4b are connected to the microcircuit 3 of the RFID tag 13C. The distance between the antenna elements 4a and 4b and the supply conductors from the microstrip conductor 2 (distance L1) affects the magnitude of the capacitive coupling.

O N Kuvassa 2a on esitetty esimerkinomaisessa RFID-tagissa hyödynnetyn mikropiirin = 25 3 toiminnallisia pääkomponentteja. 7 RFID-tagin antennielementistä 4 on galvaaninen yhteys mikropiirin 3 RF-osaan 31. = RF-osaan 31 sisältyvällä tasasuuntaajalla generoidaan antennielementin 4 kautta = vastaanotetusta RF-lähetteestä mikropiirin 3 käyttöjännite Vpp. 00O N Figure 2a shows the main functional components of the microcircuit = 25 3 utilized in the exemplary RFID tag. 7 The antenna element 4 of the RFID tag has a galvanic connection to the RF part 31 of the microcircuit 3. = A rectifier included in the RF part 31 is generated via the antenna element 4 = the operating voltage Vpp of the microcircuit 3 from the received RF transmission. 00

LO e RF-osa 31 käsittää myös demodulaattorin, jolla vastaanotetusta RF-lähetteestäThe LO e RF section 31 also comprises a demodulator for receiving the received RF transmission

O N 30 demoduloidaan mittauselementin ohjausyksikön kyseiselle RFID-tagille lähettämä informaatio RFID-tagin mikropiirin 3 digitaalisen ohjausyksikön 32 käytettäväksi.O N 30 demodulates the information sent by the measuring element control unit to the RFID tag in question for use by the digital control unit 32 of the RFID tag microcircuit 3.

RF-osa 31 käsittää myös modulaattorin, joka moduloi mikropiirin 3 digitaalisesta ohjausyksiköstä 32 tulevan tunniste- ja mittausinformaation antennilähetteeksi, jo- ka ohjataan RFID-tagin antennielementille 4.The RF part 31 also comprises a modulator which modulates the identification and measurement information from the digital control unit 32 of the microcircuit 3 into an antenna transmission which is directed to the antenna element 4 of the RFID tag.

Mikropiirin 3 digitaalinen ohjausyksikkö 32 ohjaa RFID-tagin mikropiirin 3 toiminto- ja siihen ohjelmoitujen ohjelmarutiinien mukaisesti. Digitaalinen ohjausyksikkö 32 voi edullisesti tallentaa ainakin väliaikaisesti mittauselementin ohjausyksiköltä vas- taanottamansa mittausohjeet muistiin 33. Samoin sensorilta/sensoreilta 34 kerätyn mittausdatan digitaalinen ohjausyksikkö 32 tallentaa ainakin väliaikaisesti muistiinThe digital control unit 32 of the microcircuit 3 controls the RFID tag according to the function of the microcircuit 3 and the program routines programmed therein. The digital control unit 32 can advantageously at least temporarily store the measurement instructions received from the control element control unit in the memory 33. Likewise, the digital control unit 32 at least temporarily stores the measurement data collected from the sensor (s) 34 in the memory

33.33.

— Kun mittauselementin ohjausyksikkö on lähettänyt mittaus- tai mittaustulosten lä- hetyskäskyn niin eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa digitaalinen ohjausyksikkö 32 lähettää muistiin 33 tallennetut RFID-tagin tunnistetiedot RF-osan 31 modulaattorille lähetettäväksi edelleen mittauselementin ohjausyksi- kölle. Mittauselementin ohjausyksikkö on tässä suoritusmuodossa määrittänyt RFID-tagin käyttämän lähetystaajuuden ja edullisesti myös lähetystehon mittaus- elementin ohjausyksikölle menevälle lähetteelle. Edullisesti mittauselementin oh- jausyksikkö pyytää RFID-tagin lähettämään tunnistetietonsa usealla eri lähetystaa- juudella. Eri taajuuksilla vastaanottamistaan lähetteiden amplitudeista mittausele- mentin ohjausyksikkö edullisesti tekee päätelmän mittauskohteen tietyn fysikaali- sen suureen senhetkisestä arvosta.- When the measuring element control unit has sent a command for sending measurement or measurement results, in a preferred embodiment of the invention, the digital control unit 32 transmits the RFID tag identification data stored in the memory 33 to the modulator of the RF part 31 for further transmission to the measuring element control unit. In this embodiment, the control element of the measuring element has determined the transmission frequency used by the RFID tag and preferably also the transmission power for the transmission to the control unit of the measuring element. Preferably, the control element control unit requests the RFID tag to transmit its identification information at several different transmission frequencies. From the amplitudes of the transmissions received at different frequencies, the control element control unit preferably infers from the current value of a certain physical quantity of the measurement object.

Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa digitaalinen mikropiirin 3 ohjausyksikkö 32 lähettää RFID-tagin tunnistetietojen lisäksi myös mikropiirin 3 sensorilta 34 saadut mittaustiedot RF-osan 31 modulaattorille. Tässä suoritus- muodossa mittauselementin ohjausyksikölle lähetetään mikropiirin 3 sensorilta 34 © 25 — saatu tiettyä fysikaalista suureetta kuvaava mittausdata analysoitavaksi.In another preferred embodiment of the invention, the digital control unit 32 of the microcircuit 3 transmits, in addition to the identification data of the RFID tag, also the measurement data received from the sensor 34 of the microcircuit 3 to the modulator of the RF part 31. In this embodiment, the measurement data describing a certain physical quantity obtained from the sensor 34 © 25 of the microcircuit 3 is sent to the control unit of the measuring element for analysis.

O 2 Mikropiiriin 3 sisältyvä sensori tai sensorit 34 voivat edullisesti käsittää yhden tai n useamman mittausanturin. Yhdellä mittausanturilla voidaan mitata esimerkiksi kos- 7 teutta, painetta, tai etäisyyttä jostain kohteesta, jotka mittaustulokset mikropiirin 3 = digitaalinen ohjausyksikkö 32 lukee mittaustapahtuman yhteydessä sensoril- = 30 — ta/sensoreilta 34.O 2 The sensor or sensors 34 included in the microcircuit 3 may advantageously comprise one or more measuring sensors. One measuring sensor can be used to measure, for example, humidity, pressure, or distance from an object, which measurement results are read by the sensor 3 of the microcircuit 3 = digital control unit 32 during the measurement event.

00 & Kuvassa 2b on esitetty esimerkinomaisesti eräs keksinnön mukainen edullinen N mittauselementti 10. Mittauselementti 10 käsittää joustavalle substraatille 6 ainakin pääosin rullalta-rullalle-valmistusmenetelmällä valmistetut neljä RFID-tagia 13A,, 13A;, 1343 ja 1344. Esimerkin neljän RFID-tagin väliset etäisyydet mitattuna mit-Fig. 2b shows by way of example a preferred N measuring element 10 according to the invention. The measuring element 10 comprises on the flexible substrate 6 at least four RFID tags 13A, 13A ;, 1343 and 1344 made by a roll-to-roll manufacturing method. Distances between the four RFID tags of the example measured

tauselementin 10 ohjausyksiköstä 19 voivat olla RFID-tagin 13A4 ja ohjausyksikön 19 välisen etäisyyden monikertoja.the control unit 19 of the backing element 10 may be multiples of the distance between the RFID tag 13A4 and the control unit 19.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa mitta- uselementin 10 ohjausyksiköstä 19 kauempana olevien RFID-tagien 13A3;—13A4 paikat voidaan määrittää tehtävän mittauksen ja/tai mikroliuskajohdossa käytetyn taajuuden perusteella.In a preferred embodiment, the positions of the RFID tags 13A3; -13A4 remote from the control unit 19 of the measuring element 10 can be determined on the basis of the measurement to be performed and / or the frequency used in the microstrip line.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa mittauselementin 10 mikrolius- kajohtoa ei UHF-taajuuksilla soviteta vapaasta päästään mikroliuskajohdon aal- toimpedanssiin, jolloin mikroliuskajohtoon synnytetään seisova aalto.In a preferred embodiment of the invention, the microstrip line of the measuring element 10 is not matched at its free end to the wave impedance of the microstrip line at UHF frequencies, whereby a standing wave is generated in the microstrip line.

Tässä edulli- sessa suoritusmuodossa mittauselementin 10 ohjausyksiköstä 19 mitattuna ka- — uimmaisina olevat RFID-tagit, esimerkiksi 13A2—13A3, asemoidaan siten, että ne sijaitsevat mittauselementissä 10 käytetyllä mittaustaajuudella synnytetyn seiso- van aallon maksimikohdissa.In this preferred embodiment, as measured from the control unit 19 of the measuring element 10, the most distant RFID tags, for example 13A2 to 13A3, are positioned so as to be located at the maximum points of the standing wave generated at the measuring frequency used in the measuring element 10.

Tällä menettelyllä voidaan kompensoida mikroliuska- johdossa syntyvää vaimennusta mikroliuskajohdon pituussuunnassa, jolloin mitta- uselementtiin 10 voidaan asentaa RFID-tageja kauemmas ohjausyksiköstä 19 kuin — mikä olisi mahdollista ilman seisovan aallon hyödyntämistä.This procedure can compensate for the attenuation in the microstrip line in the longitudinal direction of the microstrip line, so that RFID tags can be mounted on the measuring element 10 further away from the control unit 19 than would be possible without utilizing a standing wave.

Hyödynnettäessä keksinnön mukaista mittauselementtiä HF- tai LF-taajuuksilla voidaan mittauselementin mikroliuskajohto toisesta päästään edullisesti sovittaa mikroliuskajohdon aaltoimpedanssin suuruisella vastuksella.When utilizing the measuring element according to the invention at HF or LF frequencies, the microstrip line of the measuring element at one end can advantageously be matched by a resistor equal to the wave impedance of the microstrip line.

Hyödynnettäessä keksinnön mukaista mittauselementtiä LF-taajuuksilla, esimer- — kiksi 13,56 MHz, RFID-antennin säteilykeila ulottuu syvemmälle ympäröivään ma- teriaan kuin HF- tai UHF-taajuuksilla.When utilizing the measuring element according to the invention at LF frequencies, for example 13.56 MHz, the radiation beam of the RFID antenna extends deeper into the surrounding material than at HF or UHF frequencies.

Keksinnön etuna on se, että mittauselementissä voidaan hyödyntää UHF-, HF- tai LF- taajuusalueita tapauskohtaisesti siten, että optimaalinen mittaussyvyys koh- © teessa saavutetaan.The advantage of the invention is that the measuring element can utilize UHF, HF or LF frequency ranges on a case-by-case basis so that the optimal measuring depth in the object is achieved.

S 25 — Kuvassa 3 on esitetty eräs kuvan 2b mukaisen mittauselementin 10 käyttökohde- - esimerkki.S 25 - Fig. 3 shows an example of the application element 10 according to Fig. 2b.

Mittauselementti 10 on kuvan 3 esimerkissä asennettu esimerkinomai- O sen seinäelementin 40 sisään.In the example of Figure 3, the measuring element 10 is mounted inside the exemplary wall element 40.

Mikäli seinäelementti 40 on tehdasvalmisteinen, E voidaan keksinnön mukainen mittauselementti 10 edullisesti asentaa elementtiin jo - elementin valmistavassa tehtaassa.If the wall element 40 is factory-made, the measuring element 10 according to the invention can advantageously be mounted on the element already in the factory manufacturing the element.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuo- & 30 dossa mittauselementti 10 asennetaan esimerkiksi liimalla seinäelementtiin.In a preferred embodiment of the invention, the measuring element 10 is mounted on the wall element, for example with glue.

Sei- e nään integroidulla keksinnön mukaisella mittauselementillä 10 voidaan seurata N esimerkiksi seinäelementin kosteutta, huonetilan lämpötilaa tai painetta.With the measuring element 10 according to the invention integrated in the wall, N can be monitored, for example, the humidity, the room temperature or the pressure of the wall element.

Vastaa- valla tavalla keksinnön mukaista mittauselementtiä 10 voidaan hyödyntää myös huoneistojen lattia- ja kattoelementeissä tai mittauselementillä on mahdollista val- voa rakennuksen katon toimintakuntoa. Keksinnön mukaisella mittauselementillä 10 voidaan toteuttaa esimerkiksi myös sänkysensori, jolla voidaan seurata sänkypotilaan tilaa. Samoin keksinnön mukai- sella mittauselementillä voidaan toteuttaa turvalattia, jossa olevat lattiasensorit seuraavat huoneessa olevan henkilön liikkumista ja toimintatilaa. Jos henkilön esimerkiksi todetaan makaavan lattialla liikkumatta, voidaan tilanteesta generoida hälytys hoitohenkilöstölle. Keksinnön mukaisella mittauselementillä voidaan mitata myös viljavaraston koste- — utta ja lämpötilaa tai maaperän kosteutta. Samoin turvetuotannossa on mahdollis- ta mitata turpeen kuivumista turveaumoissa. Kuvassa 4 on esitetty simulaatiotulos, jossa on esitetty viiden perättäisen RFID- tagin vaimennukset kokonaisuudessa 2 m pitkästä keksinnön mukaisesta mittaus- elementistä. RFID-tagit ovat rakenteeltaan ja mitoitukseltaan kuvan 1a mukaisia. — Kuvan 4 esimerkissä RFID-tagien välinen etäisyys tosistaan on 40 cm ja mikro- liuskajohto on sovitettu 50 O tasoon. Käytetty simulointitaajuus on 868 MHz. En- simmäisen RFID-tagin (Tag1) ja siitä kauimmaisimman RFID-tagin (Tag5) vai- mennusero on luokkaa 14 dB. Tällaisella vaimennuserolla kaikkia viittä RFID-tagia voidaan aina lukea ja ohjata mittauselementin ensimmäisessä päässä olevalla oh- — jausyksiköllä, jota kutsutaan RFID-tagien yhteydessä usein RF-lukulaitteeksi. Kun RFID-tagien lukumäärä kasvatetaan kymmeneen samalla RFID-tagien keski- näisellä etäisyydellä, on vaimennusero ensimmäisen RFID-tagin ja siitä kauimmai- sen RFID-tagin välillä on luokkaa 33 dB. Jos RFID-tagin mikropiirin toiminta-alue © on suuruudeltaan 25 dB, ei kauimmaisia RFID-tageja voi hyödyntää käytettäessä > 25 impedanssiltaan sovitettua mikroliuskajohtoa. T Kolmen kauimpana olevan RFID-tagin toimivuus on mahdollista saavuttaa myös O tässä tapauksessa, jos käytettyyn mikroliuskajohtoon synnytetään seisova aalto, E jonka maksimikohtiin kauimmaiset RFID-tagit sijoitetaan. Seisova aalto synnyte- - tään jättämällä sovittamatta mittauselementin mikroliuskajohto 50 O ominaisimpe- & 30 — danssiin sen vapaasta päästä.Correspondingly, the measuring element 10 according to the invention can also be utilized in the floor and ceiling elements of apartments, or the measuring element makes it possible to monitor the functional condition of the roof of a building. With the measuring element 10 according to the invention, for example, a bed sensor can also be implemented, with which the condition of the bed patient can be monitored. Likewise, a measuring floor can be implemented with the measuring element according to the invention, in which the floor sensors monitor the movement and operating state of a person in the room. For example, if a person is found to be lying on the floor without moving, an alert can be generated for the nursing staff. The measuring element according to the invention can also be used to measure the moisture and temperature of the grain storage or the soil moisture. Similarly, in peat production, it is possible to measure the drying of peat in peat joints. Figure 4 shows a simulation result showing the attenuations of five consecutive RFID tags in a total of 2 m from a measuring element according to the invention. The structure and dimensions of the RFID tags are as shown in Figure 1a. - In the example of Figure 4, the distance between the RFID tags is 40 cm from each other and the microstrip line is arranged in a 50 O plane. The simulation frequency used is 868 MHz. The attenuation difference between the first RFID tag (Tag1) and the farthest RFID tag (Tag5) is of the order of 14 dB. With such an attenuation difference, all five RFID tags can always be read and controlled by a control unit at the first end of the measuring element, often referred to as an RF reader in connection with the RFID tags. When the number of RFID tags is increased to ten by the same distance between the RFID tags, the attenuation difference between the first RFID tag and the farthest RFID tag is of the order of 33 dB. If the operating range © of the RFID tag microcircuit © is 25 dB, the farthest RFID tags cannot be utilized when using a microstrip line with an impedance> 25. T The functionality of the three furthest RFID tags can also be achieved O in this case if a standing wave is generated in the used microstrip line, E at the maximum points of which the furthest RFID tags are placed. The standing wave is generated by not fitting the microstrip line of the measuring element to the 50 O characteristic damp of its free end.

O > Vaihtoehtoisesti mittauselementti voisi käsittää sekä kuvan 1a että kuvan 1c mu- kaisia RFID-tageja seuraavalla tavalla yhdistettynä. Tässä suoritusmuodossa oh- jausyksikköä lähinnä olevat RFID-tagit toteutettaisiin kuvan 1c mukaisesti pelkäs- tään kapasitiivisesti kytkeytyvinä RFID-tageina ja ohjausyksiköstä kauempana ole-Alternatively, the measuring element could comprise both the RFID tags of Figure 1a and Figure 1c combined in the following manner. In this embodiment, the RFID tags closest to the control unit would be implemented, as shown in Figure 1c, only as capacitively coupled RFID tags and farther away from the control unit.

vat RFID-tagit kuvan 1a mukaisina galvaanista kytkentää hyödyntävinä RFID- tageina. Tällaisella järjestelyllä mittauselementin ohjausyksikkö voi lähettää mikro- liuskajohtoon signaaleja myös sellaisella lähetysteholla, joka voisi vahingoittaa lä- hellä olevia RFID-tageja, jos ne olisivat kytkeytyneet galvaanisesti mikroliuskajoh- toon. Kun ohjausyksikköä lähimmät RFID-tagit kytkeytyvät mikroliuskajohtoon vain kapasitiivisesti, niin suurta lähetystehoa voidaan kapasitiivisella kytkennällä vai- mentaa kymmeniä desibelejä näiden lähimpien RFID-tagien osalta. Tällöin varaa kyseisten RFID-tagien vahingoittumiselle suuren lähetystehon takia ei ole. Kuvassa 5 on esitetty vaimennuksen simulaatiotulos yhden RFID-tagin osalta. RFID-tagi on mitoitukseltaan kuvan 1a yhteydessä esitetty mitoitus. Substraatin 6 paksuus on 175 pu. Sähköä johtava maataso 5 substraatin alapinnalla on paksuu- deltaan 18 um. Substraatin 6 yläpinnalla oleva johdin 2, on paksuudeltaan 8 um ja sen leveys on 350 um. Mittaustaajuudella 866 MHz mikroliuskajohdon ja RFID-tagin välinen vaimennus onnoin 9 dB käytettäessä kuvan 1a mukaista RFID-tagia. Kuvassa 6 on esitetty heijastusvaimennuksen simulaatiotulos yhden RFID-tagin osalta. Simulaatiossa käytetty RFID-tagi on mitoitukseltaan kuvan 1a mukainen. Heijastusvaimennus yhden RFID-tagin tapauksessa on luokkaa 5 dB. Kuva 7 esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön mukaisen fysikaalisen — suureen mittausmenetelmän päävaiheita. Vaiheessa 70 mittauselementti aktivoidaan. Aktivointi voi tarkoittaa joko jatkuvan mittauksen käynnistämistä tai ainoastaan yhtä mittauskertaa valittuna aikana. © Vaiheessa 71 mittauselementin ohjausyksikkö asettaa seuraavan käytetyn mitta- N ustaajuuden ja mittasignaalin lähetystehon. Mittauselementin ohjausyksikön aset- = 25 tama lähetystaajuus voi olla ainakin yhdellä seuraavista taajuusalueista S UHF-kaista, HF-kaista tai LF-kaista.RFID tags as galvanic RFID tags according to Figure 1a. With such an arrangement, the control element control unit can also send signals to the microstrip line at a transmission power that could damage nearby RFID tags if they were galvanically connected to the microstrip line. When the nearest RFID tags of the control unit are capacitively coupled to the microstrip line, high transmission power can be attenuated by tensile decibels for these nearest RFID tags by capacitive coupling. In this case, there is no room for damage to these RFID tags due to high transmission power. Figure 5 shows the attenuation simulation result for one RFID tag. The RFID tag is dimensioned in connection with Figure 1a. The thickness of the substrate 6 is 175 pu. The electrically conductive ground plane 5 on the lower surface of the substrate is 18 μm thick. The conductor 2 on the upper surface of the substrate 6 has a thickness of 8 μm and a width of 350 μm. At a measurement frequency of 866 MHz, the attenuation between the microstrip line and the RFID tag is 9 dB when using the RFID tag shown in Figure 1a. Figure 6 shows the simulation result of the reflection attenuation for one RFID tag. The RFID tag used in the simulation is dimensioned according to Figure 1a. The reflection attenuation in the case of a single RFID tag is of the order of 5 dB. Figure 7 shows, by way of example, the main steps of the physical-large measurement method according to the invention. In step 70, the measuring element is activated. Activation can mean either the start of a continuous measurement or only one measurement at a selected time. © In step 71, the control element of the measuring element sets the next used measuring frequency and the transmission power of the measuring signal. The transmission frequency set by the control element of the measuring element = 25 may be in at least one of the following frequency ranges S UHF band, HF band or LF band.

I = Vaiheessa 72 mittauselementin ohjausyksikkö lähettää määritetyllä taajuudella = signaalia mittauselementtiin kuuluvaan mikroliuskajohtoon. Lähete sisältää ainakin O yhden RFID-tagin tunnistetiedon.I = In step 72, the control element of the measuring element sends a signal at the specified frequency = to the microstrip line belonging to the measuring element. The transmission contains at least O one RFID tag identification information.

O N 30 Vaiheessa 73 mittauselementin ohjausyksikkö tekee päätöksen siitä, esitetäänkö lähetteessä RFID-tagille myös sen asennuskohteesta mittaaman mittausdatan lä- hetyspyyntö vai ei.O N 30 In step 73, the control element of the measuring element makes a decision on whether or not a transmission request for the transmission of the measurement data measured from the installation object is also presented to the RFID tag in the transmission.

Jos päätös vaiheessa 73 on se, että RFID-tagille lähetetään mittausdatan lähetys- käsky, niin vaiheessa 74 RFID-tagi vastaanottaa sille osoitetun mittauskäskyn ja mittaa fysikaalisen suureen arvon käyttäen RFID-tagin sensoria. Vaiheessa 75 RFID-tagi lähettää mittausdatan mittauselementin ohjausyksikölle, jonka mittauselementin ohjausyksikkö vastaanottaa vaiheessa 76 RFID-tagin lä- hettämän vastausviestin. Jos päätös vaiheessa 73 on se, että RFID-tagille ei lähetetä mittausdatan lähetys- käskyä, niin mittausprosessi siirtyy suoraan vaiheeseen 76. Jos ohjausyksikkö on vaiheessa 76 vastaanottanut RFID-tagilta mittausdataa mit- taavasta fysikaalisesta suureesta, niin silloin vaiheessa 77 mittauselementin ohja- usyksikkö määrittää vastausviestin sisältämästä mittausdatasta mitattavan fysikaa- lisen suureen arvon mittauskohteessa. Tämän jälkeen vaiheessa 78 tehdään päätös siitä, että lähettääkö mittauselemen- tin ohjausyksikkö mitatun fysikaalisen suureen arvon valvottavan kohteen fysikaa- lista tilaa valvovalle tiedonkäsittelylaitteelle, joka voi olla esimerkiksi PC, johon kohteesta mitattavan fysikaalisen suureen valvontaohjelma on asennettu. Mittaus- prosessi päättyy tässä tapauksessa vaiheessa 80. Jos vaiheessa 73 on tehty päätös, että RFID-tagille ei lähetetä varsinaista fysikaa- lisen suureen mittauskäskyä, vaan ainoastaan käskyn lähettää RFID-tunnisteensa, — niin silloin vaiheessa 77 mittauselementin ohjausyksikkö määrittää mikroliuskajoh- dosta RFID-tagilta palaavan lähetteen taajuuden ja amplitudin. Vastaanottamansa taajuuden ja mittaamansa amplitudin mittausarvot mittauselementin ohjausyksikkö edullisesti tallentaa muistiinsa.If the decision in step 73 is to send a measurement data transmission command to the RFID tag, then in step 74 the RFID tag receives the measurement command assigned to it and measures the physical quantity using the sensor of the RFID tag. In step 75, the RFID tag sends the measurement data to the measurement element control unit, the measurement element control unit of which receives in step 76 the response message sent by the RFID tag. If the decision in step 73 is that no measurement data transmission command is sent to the RFID tag, then the measurement process proceeds directly to step 76. If the control unit has received measurement data from the RFID tag in step 76, then in step 77 the measurement element control unit determines from the measurement data contained in the response message to the physical large value to be measured at the measurement object. Then, in step 78, a decision is made as to whether the measuring element control unit sends the measured physical quantity value to a data processing device monitoring the physical state of the monitored object, which may be, for example, a PC on which the physical quantity monitoring program of the object is installed. In this case, the measurement process ends in step 80. If it has been decided in step 73 that no actual physical measurement measurement command is sent to the RFID tag, but only a command to send its RFID identifier, then in step 77 the measuring element control unit determines the RFID signal from the microstrip line. the frequency and amplitude of the transmission returning from the tag. The measured values of the received frequency and the measured amplitude are preferably stored in the memory of the control element of the measuring element.

O N Tässä keksinnön mukaisen menetelmän toisessa suoritusmuodossa vaiheessa 78 = 25 — tehdään päätös siitä, että vastaava amplitudimittaus tehdään myös jollain toisella 5 lähetystaajuudella. Vaiheessa 79 uusi mittaustaajuuden muutos päätetään. Tämän I jälkeen mittausprosessi palaa vaiheeseen 71, jossa ohjausyksikkö muuttaa mitta- = ussignaalin taajuutta vaiheessa 79 määritetylle taajuudelle.O N In this second embodiment of the method according to the invention, in step 78 = 25 - a decision is made that the corresponding amplitude measurement is also performed at another transmission frequency. In step 79, a new measurement frequency change is decided. Thereafter, the measurement process returns to step 71, where the control unit changes the frequency of the measurement signal to the frequency determined in step 79.

N O Mittausta jatketaan mittausluupissa 71-79 niin kauan, että vaiheessa 78 todetaan D 30 — mittaukset suoritetuiksi kaikilla soveliailla mittaustaajuuksilla.N O The measurement is continued in measuring loops 71-79 until, in step 78, it is determined that the D 30 measurements have been carried out at all suitable measuring frequencies.

N Tämän jälkeen myös tässä suoritusmuodossa vaiheessa 78 tehdään päätös siitä, että mittauselementin ohjausyksikkö lähettää mitatun fysikaalisen suureen arvon arvoa valvovalle tiedonkäsittelylaitteelle, joka voi olla esimerkiksi PC, johon val- vontaohjelma on asennettu. Mittausprosessi päättyy tässä tapauksessa vaiheessaN Then, also in this embodiment, in step 78, a decision is made that the control element of the measuring element sends the value of the measured physical quantity to a data processing device that monitors, which may be, for example, a PC on which the monitoring program is installed. In this case, the measurement process ends at the stage

80. Keksinnöllä on seuraavat tekniset edut: —Keksinnön mukainen mittauselementti on mahdollista valmistaa 10—15 m pitkäksi. Tällöin yhdellä mittauselementillä kyetään mittaamaan jonkin fysikaalisen suureen mittausarvo useasta kohtaa hyödyntämällä vain yhtä mittauspistettä, joka on mit- tauselementin ohjausyksikkö. Keksinnön mukaista mittauselementtiä voidaan soveltaa lukuisissa erilaisissa käyt- — tökohteissa vain RFID-tagin mikropiirin sensoria muuttamalla. Edelleen RFID-tagin mikropiiri voi olla toiminnoiltaan yksinkertainen, koska sen ei tarvitse laskea varsinaista mittausarvoa mittavalle fysikaaliselle suureelle. Tällaisia yksinkertaisia RFID-tagin mikropiirejä käyttämällä saadaan valmistettua hinnaltaan halpa mittauselementti. — Lisäksi keksinnön eri suoritusmuotoja yhdistelemällä on mahdollista valmistaa sel- laisia mittaelementtejä, jotka pituudeltaan riittävät isoihinkin käyttökohteisiin. Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisen mittausmenetelmän ja mittausmene- telmässä hyödynnettävän mittauselementin edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa — lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.80. The invention has the following technical advantages: —The measuring element according to the invention can be manufactured 10-15 m long. In this case, one measuring element is able to measure the measured value of a physical quantity from several points by utilizing only one measuring point, which is the control unit of the measuring element. The measuring element according to the invention can be applied in numerous different applications only by changing the sensor of the RFID tag microcircuit. Furthermore, the microcircuit of an RFID tag can be simple in function because it does not have to calculate the actual measured value for a measuring physical quantity. Using such simple RFID tag chips, a low cost measurement element can be fabricated. - In addition, by combining different embodiments of the invention, it is possible to produce measuring elements which are of sufficient length even for large applications. Some preferred embodiments of the measuring method according to the invention and the measuring element to be utilized in the measuring method have been described above. The invention is not limited to the solutions just described, but the inventive idea can be applied - in numerous ways within the limits set by the claims.

OO OO NOF OO

I a aI a a

N 00N 00

LOLO OO OO NOF

Claims (18)

PatenttivaatimuksetClaims 1. — Fysikaalisten suureiden pitkänomainen mittauselementti (10), joka on järjes- tetty asennettavaksi mitattavaan kohteeseen (40), joka mittauselementti (10) on — valmistettu rullalta-rullalle-valmistuslaitteistolla joustavalle eristävälle pitkänomai- selle substraatille (6), joka mittauselementti (10) käsittää: — dielektrisen substraatin (6) alapinnalle toteutetun maatason (5) — dielektrisen substraatin (6) yläpinnalle sen pituussuuntaan toteutetun mikrolius- kajohtimen (2), sekä ——dielektriselle substraatille mikroliuskajohtimen viereen toteutettuja antenniele- menttejä (4, 4a, 4b), joiden alla ei ole maatasoa (5), sekä — ainakin kaksi dielektriselle substraatille (6) valmistettua RFID-tagia (13A, 13B, 13C), joissa on mikropiiri (3) ainakin yhden fysikaalisen suureen mittaamiseksi kohteessa, jotka mikropiirit (3) on kytketty mikroliuskajohtoon (2) galvaanisesti tai — sähkömagneettisesti ja galvaanisesti ainakin yhteen antennielementtiin (4, 4a, 4b), tunnettu siitä, että mikroliuskajohdon (2) ensimmäisessä päässä on mittausele- mentin (10) ohjausyksikkö RFID-tagien (13A, 13B, 13C) ohjaamiseksi, joka oh- jausyksikkö on järjestetty: — aktivoimaan mittauselementti (10) —— määrittämään (71) fysikaalisen suureen mittauksessa mikroliuskajohdossa (2) käytettävä ainakin yksi lähetystaajuus — lähettämään (72) vastauskäsky ainakin yhdelle mittauselementin RFID-tagille (13A, 13B, 13C) ainakin yhdellä lähetystaajuudella — vastaanottamaan (76) ainakin yhdeltä RFID-tagilta (13A, 13B, 13C) vastausvies- — ti, ja — ilmaisemaan (77) mitattavan fysikaalisen suureen sen hetkinen arvo vastaanote- 00 tusta vastausviestistä.An elongate measuring element (10) for physical quantities arranged to be mounted on a measuring object (40), which measuring element (10) is - made by a roll-to-roll manufacturing apparatus on a flexible insulating elongate substrate (6), which measuring element (10) ) comprises: - a ground plane (5) formed on the lower surface of the dielectric substrate (6), - a microstrip conductor (2) arranged on the upper surface of the dielectric substrate (6) in its longitudinal direction, and —— antenna elements (4, 4a, 4b) formed on the dielectric substrate next to the microstrip conductor , below which there is no ground plane (5), and - at least two RFID tags (13A, 13B, 13C) made on a dielectric substrate (6) with a microcircuit (3) for measuring at least one physical quantity in the object, which microcircuits (3) are connected to the microstrip line (2) galvanically or - electromagnetically and galvanically to at least one antenna element (4, 4a, 4b), characterized in that the microstrip at the first end of the guide (2) there is a control unit for the measuring element (10) for controlling the RFID tags (13A, 13B, 13C), which control unit is arranged to: - activate the measuring element (10) —— determine (71) a physical quantity in the microstrip line ( 2) use at least one transmission frequency - to send (72) a response command to at least one RFID tag (13A, 13B, 13C) of the measuring element at at least one transmission frequency - to receive (76) a response message from at least one RFID tag (13A, 13B, 13C), and - detecting (77) the current value of the physical quantity to be measured from the received response message. O N IS 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että fysi- = kaalisen suureen arvo on järjestetty määritettäväksi mittauselementin (10) ohjaus- 7 30 — yksikössä RFID -tagin (13A, 13B, 13C) ainakin kahdella eri lähetystaajuudella lä- = hettämän RFID-tagin tunnisteen sisältävän vastausviestin signaalien amplitudeis- 3 ta. © Measuring element according to Claim 1, characterized in that the value of the physical quantity is arranged to be determined in the control unit of the measuring element (10) by the RFID tag transmitted by the RFID tag (13A, 13B, 13C) at at least two different transmission frequencies. the signal amplitudes of the response message containing the tag identifier. © 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että RFID- S tagi (13A, 13B, 13C) on järjestetty mittauselementin (10) ohjausyksikön käskyllä — mittaamaan fysikaalisen suureen arvo kohteessa (40) ja lähettämään (75) mit- tausdata mittauselementin (10) ohjausyksikölle.Measuring element according to Claim 1, characterized in that the RFID tag (13A, 13B, 13C) is arranged by order of the control unit of the measuring element (10) to measure the value of the physical quantity at the object (40) and to send (75) the measurement data to the measuring element (10). ) to the control unit. 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että käytetty lähetystaajuus on UHF-kaistalla, HF-kaistalla tai LF-kaistalla.Measuring element according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the transmission frequency used is in the UHF band, the HF band or the LF band. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että aina- kin yksi RFID-tagin (13A, 13B, 13C) mikropiirin (3) kytkentäpisteistä (2a) on kytket- — ty galvaanisesti mikroliuskajohtimeen (2).Measuring element according to Claim 1, characterized in that at least one of the connection points (2a) of the microcircuit (3) of the RFID tag (13A, 13B, 13C) is galvanically connected to the microstrip conductor (2). 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että RFID - tagin (13A, 13B, 13C) mikropiirin (3) toinen kytkentäpiste on kytketty (3a) mikro- liuskajohdon (2) maatasoon (5) tehon syöttämiseksi RFID-tagin mikropiirille (3).Measuring element according to Claim 5, characterized in that the second connection point of the microcircuit (3) of the RFID tag (13A, 13B, 13C) is connected (3a) to the ground plane (5) of the microstrip line (2) for supplying power to the RFID tag microcircuit (3). ). 7. Patenttivaatimuksen 1, 5 tai 6 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että — mikroliuskajohtoa (2) ei ole mikroliuskajohdon toisessa vapaassa päässä päätetty mikroliuskajohdon ominaisimpedanssia vastaavaan puhtaaseen resistanssiin UHF-taajuuksilla seisovan aallon synnyttämiseksi mikroliuskajohtoon.Measuring element according to Claim 1, 5 or 6, characterized in that - the microstrip line (2) is not terminated at the other free end of the microstrip line to a pure resistance corresponding to the characteristic impedance of the microstrip line to generate a standing wave at UHF frequencies in the microstrip line. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että mikro- liuskajohdon (2) toista vapaata päätä lähinnä olevat RFID-tagit (1342, 13A3) on — asennettu mikroliuskajohtimeen (2) syntyviin seisovan aallon maksimikohtiin UHF- taajuuksilla mikroliuskajohdon (2) pitkittäissuunnassa syntyvän tehohäviön kom- pensoimiseksi.Measuring element according to Claim 7, characterized in that the RFID tags (1342, 13A3) closest to the other free end of the microstrip line (2) are - mounted at the maximum points of the standing wave generated in the microstrip line (2) at UHF frequencies in the longitudinal direction of the microstrip line (2). to compensate for power loss. 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että mikro- liuskajohdin (2), maataso (5) ja antennielementit (4, 4a, 4b) on valmistettu joko: —- molemmin puolin kuparoidun substraatin kuparikalvoista etsaamalla — painamalla johtavaa materiaalia dielektrisen substraatin ainakin yhdelle pinnalle — laminoimalla maataso substraatin alapinnalle ja painamalla substraatin yläpin- nalle mikroliuskajohtimen ja antennielementit, tai = — ohutkalvotekniikalla kasvattamalla johtavaa materiaalia substraatille kemiallisesti . 25 — tai fysikaalisesti.Measuring element according to Claim 1, characterized in that the microstrip conductor (2), the ground plane (5) and the antenna elements (4, 4a, 4b) are produced either: - by etching the copper foils of the copper-coated substrate on both sides - by pressing the conductive material at least on one surface - by laminating the ground plane to the lower surface of the substrate and pressing the microstrip conductor and antenna elements on the upper surface of the substrate, or = - by thin film technology by chemically increasing the conductive material on the substrate. 25 - or physically. O N 10. Patenttivaatimuksen 1 tai 9 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että I mikroliuskajohdin (2), maataso (5) ja antennielementit (4, 4a, 4b) on valmistettu = käyttäen ainakin yhtä seuraavista materiaaleista kupari, hopea, alumiini tai uus- 3 hopea. = 30 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että RFID- N tagin (13A, 13B, 13C) mikropiiri (3) käsittää: — RF-etuosan (31) RF-signaalien vastaanottamiseksi ainakin yhdeltä antenniele- mentiltä (4, 4a, 4b) ja RF-signaalien lähettämiseksi ainakin yhdelle antennielemen-Measuring element according to Claim 1 or 9, characterized in that the microstrip conductor (2), the ground plane (5) and the antenna elements (4, 4a, 4b) are made = using at least one of the following materials: copper, silver, aluminum or new. silver. Measuring element according to Claim 1, characterized in that the microcircuit (3) of the RFID tag (13A, 13B, 13C) comprises: - an RF front part (31) for receiving RF signals from at least one antenna element (4, 4a); , 4b) and to transmit RF signals to at least one antenna element tille (4, 4a, 4b) sekä tasasuuntaajan mikropiirin käyttöjännitteen synnyttämiseksi antennielementiltä vastaanotetusta RF-signaalista — digitaalisen ohjausyksikön (32) mikropiirin (3) toimintojen ohjaamiseksi — sensorin (34) ainakin yhden fysikaalisen suureen mittaamiseksi, ja — muistiyksikön (33) sensorin mittaustietojen tallentamiseksi ainakin väliaikaisesti.(4, 4a, 4b) and a rectifier microcircuit for generating an operating voltage from the RF signal received from the antenna element - to control the functions of the microcircuit (3) of the digital control unit (32) - to measure at least one physical quantity of the sensor (34), and - to store sensor data (33) at least temporarily. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että RFID -tagin (13A, 13B, 13C) mikropiirillä (3) mitattava fysikaalinen suure on kosteus, lämpötila tai paine.Measuring element according to Claim 11, characterized in that the physical quantity to be measured by the microcircuit (3) of the RFID tag (13A, 13B, 13C) is humidity, temperature or pressure. 13. Patenttivaatimuksen 1 tai 12 mukainen mittauselementti, tunnettu siitä, että RFID-tagin (13A, 13B, 13C) mikropiirillä (3) mitattava fysikaalinen suure on järjes- tetty mitattavaksi seinärakenteesta, lattiarakenteesta, kattorakenteesta, vuoteesta, istuimesta, viljavarastosta, kontista, eristemateriaalista, maaperästä tai turpeesta.Measuring element according to Claim 1 or 12, characterized in that the physical quantity to be measured by the microcircuit (3) of the RFID tag (13A, 13B, 13C) is arranged to be measured from a wall structure, a floor structure, a roof structure, a bed, a seat, a grain store, a container, insulation material , soil or peat. 14. Mittausmenetelmä ainakin yhden fysikaalisen suureen mittaamiseksi mit- tauskohteessa (40), jossa menetelmässä käytetään pitkänomaista taipuisaa mikro- — liuskajohdon (2) sisältämää mittauselementtiä (10), joka on sijoitettu mitattavaan mittauskohteeseen (40), joka mittauselementti (10) käsittää lisäksi ainakin kaksi RFID-tagia (13A, 13B, 13C) antennielementteineen (4, 4a, 4b), jotka RFID-tagit kytkeytyvät mittauselementin (10) mikroliuskajohtoon (2) joko galvaanisesti tai sähkömagneettisesti, — tunnettu siitä, että mittauselementtiin sisältyvän mikroliuskajohdon ensimmäises- sä päässä oleva ohjausyksikkö: — aktivoi mittauselementin (10) — määrittää (71) fysikaalisen suureen mittauksessa mikroliuskajohdossa (2) käytet- tävän ainakin yhden lähetystaajuuden © 25 —lahettda (72) vastauskäskyn ainakin yhdellä lähetystaajuudella ainakin yhdelle N mittauselementin RFID-tagille (13A, 13B, 13C) N — vastaanottaa (76) ainakin yhden RFID-tagin (13A, 13B, 13C) lähettämän vas- N tausviestin, ja I — ilmaisee (77) mitattavan fysikaalisen suureen sen hetkisen arvon kohteessa vas- = 30 taanotetusta viestistä.A measuring method for measuring at least one physical quantity in a measuring object (40), the method using an elongate flexible measuring element (10) contained in the microstrip line (2) disposed in the measuring object (40) to be measured, which measuring element (10) further comprises at least two RFID tags (13A, 13B, 13C) with antenna elements (4, 4a, 4b), which RFID tags are connected to the microstrip line (2) of the measuring element (10) either galvanically or electromagnetically, - characterized in that at the first end of the microstrip line included in the measuring element the control unit: - activates the measuring element (10) - determines (71) the physical command of at least one transmission frequency © 25 used in the microstrip line (2) for measuring a physical quantity at least one transmission frequency to at least one RFID tag (13A, 13B) of the measuring element. 13C) N - receives (76) at least one response message sent by the RFID tag (13A, 13B, 13C), and I - indicates (77) the current value of the physical quantity to be measured from the received message at the destination = 30. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen mittausmenetelmä, tunnettu siitä, että D synnytetään seisova aalto mikroliuskajohtoon (2) UHF-taajuudella, kun mikrolius- N kajohtoa (2) ei päätetä sen ominaisimpedanssia vastaavaan puhtaaseen resis- tanssiin mikroliuskajohdon (2) toisessa vapaassa päässä.Measurement method according to Claim 14, characterized in that D generates a standing wave in the microstrip line (2) at the UHF frequency when the microstrip line N (2) is not terminated at a pure resistance corresponding to its characteristic impedance at the other free end of the microstrip line (2). 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen mittausmenetelmä, tunnettu siitä, että mikroliuskajohdon toista vapaata päätä lähellä olevat RFID-tagit (1342, 1343) asennetaan UHF-taajuudella mikroliuskajohtimeen (2) syntyvien seisovan aallon maksimien kohdalle mikroliuskajohdossa (2) syntyvän tehohäviön kompensoi- — miseksi.Measurement method according to Claim 15, characterized in that the RFID tags (1342, 1343) close to the other free end of the microstrip line are mounted at UHF frequency at the maximum of the standing wave generated in the microstrip line (2) to compensate for the power loss in the microstrip line (2). 17. Patenttivaatimuksen 14 tai 16 mukainen mittausmenetelmä, tunnettu siitä, että muutetaan mittauselementissä (10) käytettävää lähetystaajuutta (79) ja että fysikaalisen suureen arvo kohteessa määritetään RFID-tagin (13A, 13B, 13C) ai- nakin kahdella taajuudella lähettämien vastausviestien amplitudien arvoista.Measurement method according to Claim 14 or 16, characterized in that the transmission frequency (79) used in the measuring element (10) is changed and the value of the physical quantity in the object is determined from the amplitude values of the response messages transmitted by the RFID tag (13A, 13B, 13C). 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen mittausmenetelmä, tunnettu siitä, että mi- tattava fysikaalinen suure on kosteus, lämpötila tai paine.Measurement method according to Claim 17, characterized in that the physical quantity to be measured is humidity, temperature or pressure. 0000 OO NOF K <QK <Q QAQA OO I a aI a a N 00N 00 LOLO OO OO NOF
FI20165821A 2016-11-01 2016-11-01 Method of measuring physical quantities, and measuring arrangement used in the method FI128912B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20165821A FI128912B (en) 2016-11-01 2016-11-01 Method of measuring physical quantities, and measuring arrangement used in the method
PCT/FI2017/050748 WO2018083379A1 (en) 2016-11-01 2017-10-30 Method for measuring physical characteristics and measuring arrangement to be utilized in the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20165821A FI128912B (en) 2016-11-01 2016-11-01 Method of measuring physical quantities, and measuring arrangement used in the method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20165821A FI20165821A (en) 2018-05-02
FI20165821L FI20165821L (en) 2018-05-02
FI128912B true FI128912B (en) 2021-03-15

Family

ID=62076757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20165821A FI128912B (en) 2016-11-01 2016-11-01 Method of measuring physical quantities, and measuring arrangement used in the method

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI128912B (en)
WO (1) WO2018083379A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10921274B2 (en) 2019-01-04 2021-02-16 John W. Hodges Apparatus for in vivo dielectric spectroscopy

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7551058B1 (en) * 2003-12-10 2009-06-23 Advanced Design Consulting Usa, Inc. Sensor for monitoring environmental parameters in concrete
US7180423B2 (en) * 2004-12-31 2007-02-20 Avery Dennison Corporation RFID devices for enabling reading of non-line-of-sight items
US7327260B2 (en) * 2005-05-19 2008-02-05 International Business Machines Corporation System and method to record environmental condition on an RFID tag
DE102007036948A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Lapp Engineering & Co. Cable receiving unit
JP2009065318A (en) * 2007-09-05 2009-03-26 Brother Ind Ltd Microstrip antenna and radio tag information reader
US10192083B2 (en) * 2013-11-11 2019-01-29 Nec Corporation Article management system and article management method
US20160061751A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 William N. Carr Wireless Impedance Spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018083379A1 (en) 2018-05-11
FI20165821A (en) 2018-05-02
FI20165821L (en) 2018-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5619997B2 (en) Antenna for wet environment
Fujii et al. Study on the transmission mechanism for wearable device using the human body as a transmission channel
KR100963477B1 (en) Patch antenna
Marrocco et al. Multiport sensor RFIDs for wireless passive sensing of objects—Basic theory and early results
EP1899745B1 (en) Measuring system and method for detecting radio-frequency tags
US20140124582A1 (en) Embedded high frequency rfid
JP2002319009A (en) Rfid tag structure and electromagnetic coupler of rfid tag
WO2008100672A1 (en) Electronic monitoring systems, shipment container monitoring systems and methods of monitoring a shipment in a container
JP2006319964A (en) Patch antenna for rfid tag
JP4896922B2 (en) Radio tag and conductive pipe having radio tag
US20130193772A1 (en) Surface communication device
Grosinger et al. Passive RFID sensor tag concept and prototype exploiting a full control of amplitude and phase of the tag signal
Wang et al. All-around package security using radio frequency identification threads
WO2012140310A1 (en) Method and apparatus for monitoring an environmental variable
FI128912B (en) Method of measuring physical quantities, and measuring arrangement used in the method
US10833531B2 (en) Electric power generation or distribution asset monitoring
Ali et al. RFID humidity sensor tag for low-cost applications
Bansal et al. Compact meandered RFID tag antenna with high read range for UHF band applications
Ria et al. Performance analysis of a compact UHF RFID ceramic tag in high-temperature environments
Mekki et al. Investigation on the chipless RFID tag with a UWB pulse using a UWB IR-based reader
Jia et al. A prototype RFID humidity sensor for built environment monitoring
Svanda et al. On‐body semi‐electrically‐small tag antenna for ultra high frequency radio‐frequency identification platform‐tolerant applications
US8643565B2 (en) Low-profile antenna and feed structure
Balocchi et al. Compact green harmonic transponders for parcel tracking
US20190154617A1 (en) Determining a Physical Quantity With a Native Component Carrier

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128912

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B