[发明专利]用于液体的低频磁传输通信的读写器和标签

说明书

技术领域

本发明涉及无线信息采集技术领域，特别涉及一种用于液体的低频磁传输通信的读写器和标签。

背景技术

现代信息化管理要求对信息进行自动采集和处理。目前信息的自动(无线)采集技术主要是利用RFID技术进行信息的传送。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID系统通常由以下三部分组成：

标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；

读写器(Reader)：读取(或写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线(Antenna)：在标签和读写器间传递射频信号。

RFID的工作原理是读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场(射频场)时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读写器读取并解码后送至应用系统进行有关处理。

RFID技术根据其电子标签的工作原理可以分为：无源RFID系统和有源RFID系统。无源RFID系统的标签没有内部供电电源，标签内部集成电路通过接收到读写器发送的电磁波进行驱动。当标签接收到足够强度的信号时，可以读取自身的ID或存储于内部存储器的数据向读写器发送。无源RFID系统成本较低。有源RFID系统与无源RFID系统相比，其标签内部具有供电电源，能够主动发送某一频率的信号。有源RFID系统传输距离远。

由于液体对无线电波的吸收作用，传统的RFID系统特别是高频RFID系统，很难透过液体进行数据读取。甚至在含水量较高的环境，包含人体，都会对RFID的读取产生很大影响。和固体物品相比，RFID在液体环境下读取准确率至少降低20％以上。当读取装有液体物品的货盘上货箱信息时，只能读取货盘周围的货箱，由于无线电波的反射或被吸收，中间的货箱无法正确读取。

传统的RFID主要采用以下方式进行液体环境下的读取：

(1)电子标签贴附于液体包装物的表面，将具有复磁导率的材料的RFID绝缘体，或单独使用或与介电绝缘体材料组合使用，插入到RFID电子标签电路和液体包装物的表面之间，通过使得电子标签与液体包装物表面之间具有不同的介电系数，从而降低液体对无线电波影响。

(2)通过改进电子标签的天线设计，减少存在比如金属、液体和人体这样的材料时由于启动RFID标签与RFID标签读写器之间的通信而造成的失谐影响。

(3)通过采用低频无源标签，利用低频无线电波的波长较长，受液体影响小特性，使得读写器可以进行标签的识别和读取。

但是上述三种方式分别存在以下问题：

第一种方式和第二种方式有很大的局限性。具体而言，电子标签只能置于液体包装物的表面，无法置于液体内部。并且只能在某个角度和方向进行读取，无法做到全方位的读取。如果电子标签改变位置，则读取准确率会大大降低。电子标签需要保持清洁，无法应用于恶劣的环境。如果电子标签表面粘附了水或者油污等，读取准确率也会受到影响。

第三种方式的读取距离有限，通常情况下为10-60厘米，无法应用于液体环境下需要较长作用距离的数据读取。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种用于液体的低频磁传输通信的读写器。本发明的第二个目的在于提供一种用于液体的低频磁传输通信的标签。

为达到上述目的，本发明第一方面的实施例提出一种用于液体的低频磁传输通信的读写器，包括第一主控模块，用于控制对所述标签的信息的读取或写入；第一编码模块，与所述第一主控模块相连，用于根据所述第一主控模块的指令对请求信息进行编码；混频模块，与所述第一编码模块相连，用于将所述编码后的请求信息与第一载波信号进行混频，生成调制请求信号；至少一个读写器天线，用于采用电感耦合模式将所述调制请求信号发送至所述标签，以及采用电感耦合模式接收来自所述标签的标签调制信号；第一功放模块，与每个读写器天线相连，用于驱动所述读写器天线；第一天线匹配模块，分别与所述至少一个读写器天线和所述第一主控模块相连，用于在所述第一主控模块的控制下对所述至少一个读写器天线进行阻抗匹配。