[发明专利]水产品品质监测的多参数无源柔性传感装置及方法

权利要求书

1.一种水产品品质监测的多参数无源柔性传感装置，其特征在于，包括：环形天线、RFID标签芯片、多参数传感模块、能量采集电路、微控制器、柔性基底、接口电路和颜色触发检测装置，其中，

所述环形天线用于接收来自信息采集指令端的射频信号，实现所述RFID标签芯片与信息采集指令端之间的通信连接；

所述RFID标签芯片用于通过所述环形天线将电磁场能量转换为直流电压，并存储所述微控制器对所述多参数传感器模块采集的数据进行处理后的数据，所述直流电压用于为所述多参数传感器模块供电；

所述多参数传感模块包括一个温度传感器和多个气体传感器，每个所述气体传感器由化学方法制备，具有光学响应特性，用于采集水产品在冷链物流过程中相应气体的浓度，所述温度传感器内置于所述RFID标签芯片中；

所述能量采集电路用于在所述RFID标签芯片提供的能量不能满足所述多参数传感模块的功耗时，将所述射频信号转换为直流功率，为所述多参数传感器模块供电；

所述微控制器用于通过所述接口电路接收所述RFID标签芯片的信号，触发所述多参数传感模块进行相应气体浓度的采集，对所述多参数传感模块采集的数据进行处理并将处理后的数据传输至所述RFID标签芯片；

所述颜色触发检测装置用于检测所述多参数传感模块中各气体传感器光学响应的RGB颜色强度，获得各气体传感器的检测数据；

所述RFID标签芯片及其他组件印刷在所述柔性基底上，各组件通过导电树脂互连；

所述颜色触发检测装置包括一个白色LED灯和四个数字颜色检测器，所述白色LED灯用于被点亮后触发所述多参数传感模块进行相应气体浓度的采集，所述数字颜色检测器用于检测所述多参数传感模块中各气体传感器光学响应的RGB颜色强度，并利用所述RGB颜色强度量化各气体传感器的检测数据；

所述数字颜色检测器具体用于检测所述多参数传感模块中各气体传感器光学响应的RGB颜色强度，并利用所述RGB颜色强度量化各气体传感器的检测数据：

其中，R、G和B分别为由数字颜色检测器测量的辐射的红色、绿色和蓝色分量，I_i'、I_i”和I_i”'分别为每次测量一阶、二阶和三阶的颜色强度表示，I'、I”和I”'分别为一阶、二阶和三阶颜色强度平均值，n为实验测量次数；

基于RGB每个样本划分出R,G,B三个分量，每个分量各自提取三个阶特征变量，组成一个3*3的颜色直方图矩阵，表示为:

所述数字颜色检测器还用于：将检测到的RGB颜色强度与相应气体浓度进行拟合，获得气体浓度变化情况：

X＝αI^β±ΔX

I＝{I',I”,I”'}

其中，X为传感器测量的各气体浓度,ΔX是气体浓度的变化值，α和β是拟合参数，当气体种类不同的情况下，α和β有相应的数值选择；I为根据客户要求选择的颜色特征强度，强度阶数越高，耦合程度越高，耗费时间较长，通常情况下默认阶数为一；

理想的情况下，气体测量的外部误差不影响系统的响应，误差ΔR_i，ΔG_i和ΔB_i由颜色检测器的分辨率给出：

其中，ΔI_i是每次试验确定强度I时的误差或不确定性，ΔI是确定强度I时的误差或不确定性，ΔI_max为确定强度I时的最大误差或不确定性，和表示第i个样品测量值，R_i、G_i、B_i表示第i个样品的真实值，通过考虑误差ΔR，ΔG和ΔB计算的作为6个副本的测量标准偏差，其取值范围为满刻度的3×10^-3％到8×10^-4％；

气体浓度误差或不确定性表达式为:

其中，ΔX_max为气体浓度的最大变化值，当测量气体浓度处于(αI^β-ΔX_max，αI^β+ΔX_max)范围内，认为测量气体浓度与RGB颜色强度具有耦合对应关系，如果获得气体浓度与实际测量有较大误差，微控制器控制LED灯再次开启触发传感器再次进行测量。