[发明专利]一种电子标签式气体传感器

说明书

本发明公开了一种电子标签式气体传感器，包括基底、标签天线、气体敏感单元和RFID芯片，标签天线包括第一辐射单元、第二辐射单元和馈电回路，第一辐射单元和第二辐射单元沿左右方向间隔排布，第二辐射单元位于第一辐射单元的右侧，第一辐射单元和第二辐射单元为左右对称结构，馈电回路和气体敏感单元分别位于第一辐射单元和第二辐射单元之间，第一辐射单元、第二辐射单元、气体敏感单元和RFID芯片分别与馈电回路连接；优点是在具有气体浓度识别功能的基础上，还具有物品信息识别功能。

技术领域

本发明涉及一种气体传感器，尤其是涉及一种电子标签式气体传感器。

背景技术

传统的射频识别(RFID)技术在某种意义上可以被认为是一种基于标签的、用于识别目标的传感器技术，但其无法直接实时识别当前的环境信息，因此，不是一种真正意义上的传感器。而虽然现有的无线传感器技术可监测诸多复杂环境的信息，但是缺乏对物品标识的功能。将上述两种技术集成在一起，就能使RFID技术获得的数据中携带有传感器所采集的信息，可充分发挥二者的优势，实现无源和低成本气敏传感器，这也是传统RFID技术的发展趋势。射频识别传感器网络是将射频识别(RFID)技术与无线传感器网络(WSN)技术结合，使RFID系统获得的数据中携带有传感器所采集的信息。新兴无线传感器网络技术的蓬勃发展对气体传感器提出了更严格的要求。因此，开发无线方式检测气体信息的低成本、高灵敏度的电子标签式气体传感器已成为一个新的研究方向。

现有的一种工作在UHF频段的电子标签式气体传感器主要包括气体敏感单元和标签天线，气体敏感单元包括基底、间隔设置在基底表面的两个金电极以及采用沉积方式设置在基底表面且位于两个金电极之间的气体敏感薄膜，基底选用氧化铝电子陶瓷实现，气体敏感薄膜的材料为碳纳米管和聚苯胺等常温气敏材料，沉积方式为滴涂法、悬涂法、气相淀积法或化学原位合成法等。标签天线采用介电常数为4.4、厚度为1.6mm的FR4介质基板制成；标签天线-10dB相对带宽为39.33％，在中心频率915MHz处的输入阻抗为48.36+j0.57Ω，最大增益为2.05dB。标签天线和气体敏感单元之间采用无引线封装方式，即气体敏感单元的两个金电极分别连接标签天线馈电端的两端，并通过导电银浆固定，气体敏感薄膜在915MHz频率处的阻抗位于与标签天线匹配的50Ω附近。该电子标签式气体传感器利用气体敏感薄膜获取待测气体浓度信息，气体敏感薄膜的阻抗随气体浓度信息变化而变化。工作时，外部射频阅读器发射电磁波，标签天线接收电磁波并通过反向散射传递电磁波至射频阅读器，射频阅读器获取标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的反向散射功率，根据反向散射功率确定气体浓度信息。标签天线对接收到的电磁波的反射系数由标签天线与气体敏感薄膜之间的阻抗匹配程度决定。通过改变气体敏感薄膜的材料可以实现不同气体浓度的识别。

上述电子标签式气体传感器主要用于用于物品仓储或者运输过程中的状态监测，比如气体类物品是否泄漏的监测、果蔬类物品是否腐烂的监测等。但是上述电子标签式气体传感器只能实现气体浓度的识别，功能比较单一，越来越不能满足当前多样化的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在具有气体浓度识别功能的基础上，还具有物品信息识别功能的电子标签式气体传感器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电子标签式气体传感器，包括基底、标签天线和气体敏感单元，所述的标签天线和所述的气体敏感单元分别设置在所述的基底上，所述的电子标签式气体传感器还包括用于存储物品身份信息的RFID芯片，所述的标签天线包括第一辐射单元、第二辐射单元和馈电回路，所述的第一辐射单元和所述的第二辐射单元沿左右方向间隔排布，所述的第二辐射单元位于所述的第一辐射单元的右侧，所述的第一辐射单元和所述的第二辐射单元为左右对称结构，所述的馈电回路和所述的气体敏感单元分别位于所述的第一辐射单元和所述的第二辐射单元之间，所述的第一辐射单元、所述的第二辐射单元、所述的气体敏感单元和所述的RFID芯片分别与所述的馈电回路连接。