射频识别(RFID)技术与应用

射频识别(RFID技术应用
伴随高科技的飞速发展,国际经济迅速向一体化迈进,促进了信息开发和信息服务产业的诞生和发展。计算机的性能上日臻完善,超大规模集成电路和超高速度计算机技术的突飞猛进,人们开始关注如何改变手工数据输入,是输入质量和速度与其相匹配。条码自动识别技术就是这样的环境下应运而生的,它是以计算机、光电技术和通信技术的发展为基础的一项综合性科学技术,是信息数据自动识别、输入的重要方法和手段。
而作为自动识别技术之一的条码技术,从40年代进行研究开发,70年代逐渐形成了规模,近30年则取得了长足的发展。自动识别技术是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段,也已经初步形成了包括条码技术、射频技术(RFID)、生物识别、语音识别、图象识别和磁卡技术等以计算机、光、机、电、通讯技术为一体的高新科学技术。
20世纪的自动识别业可以说是条码技术的天下,自70年代在全球进行推广应用的商品条码系统(即EAN-UPC系统)诞生以来,条码技术以一种飞速发展的态势占领了从商业到工业,从仓储到流通的几乎所有数据管理的应用领域。可以说,条码技术对供应链的管理,从商品制造、管理和流通的贡献是举足轻重的,为现代化物流的发展,为企业提供管理水
平,降低管理成本和促进全球经济一体化的进程奠定了坚实的基础。
    然而随着时代的变迁和技术的不断更新,条码技术已经无法满足企业现有的应用。比如快速消费品供应链的管理,由于行业的特殊性,商品流转周期短,对商品信息实时传递的要求高。现有的条码技术无法在短时间内从大量的商品中去获取商品的信息,惟一的途径必须是靠人工的一对一的扫描方式去完成。随着沃尔玛“RFID计划的推行,无疑为RFID在快速消费品供应链管理中的发展提供了一个强大的支点。目前,我国许多商家已经意识到RFID在快速消费品行业中应用的必然性,国内快速消费品龙头企业贵州茅台酒集团也已开展了基于RFID技术的酒类防伪应用技术研究和RFID在供应链管理方面的应用。作为快速消费品供应链管理的一个重要部分,冷链物流的发展对RFID技术的需求更加强烈。
射频识别技术是现代科学技术在社会各方面的创新性应用。作为二十一世纪最具发展潜力的十大技术之一,RFID技术的发展将带来巨大的市场机遇, RFID技术与应用将形成一个具有强大生命力的新兴产业,它涉及信息、先进制造、材料、装备及工艺等诸多前沿和高技术领域的交叉融合技术,涵盖面广,渗透力强,不仅对诸多产业带来重大影响,给人们的生活带来深刻变化,以及国家信息安全保障机制的变革,战略地位极其重要。
一、射频识别技术
RFIDRadio Frequency Identification的缩写,即射频识别技术,俗称电子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它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。
1.最基本的RFID系统由三部分组成:
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;
阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;
天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。
一套完整的系统还需具备:数据传输和处理系统
RFID标签                          RFID阅读器                        RFID天线
2.RFID技术的基本工作原理:
标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
RFID基本工作原理
3. RFID标签结构:
RFID标签天线有两种天线形式:(1)线绕电感天线;(2)在介质基板上压印或印刷刻腐的盘旋状天线。天线形式由载波频率、标签封装形式、性能和组装成本等因素决定。例如,频率小于400KHz时需要mH级电感量,这类天线只能用线绕电感制作;频率在4~30MHz时,仅需几个礖,几圈线绕电感就可以,或使用介质基板上的刻腐天线。
RFID标签天线              日立推出世界最小的RFID芯片              RFID
    选择天线后,下一步就是如何将硅IC贴接在天线上。IC贴接也有两种基本方法:(1)使用板上芯片(COB);(2)裸芯片直接贴接在天线上。前者常用于线绕天线;而后者用于刻腐天线。CIB是将谐振电容和RFID IC一起封装在同一个管壳中,天线则用烙铁或熔焊
工艺连接在COB2个外接端了上。由于大多数COB用于ISO卡,一种符合ISO标准厚度(0.76)规格的卡,因此COB的典型厚度约为0.4mm。两种常见的COB封装形式是IST采用的IOA2MOA2)和美国HEI公司采用的WorldⅡ
    裸芯片直接贴接减少了中间步骤,广泛地用于低成本和大批量应用。直接贴接也有两种方法可供选择,(1)引线焊接;(2)倒装工艺。采用倒装工艺时,芯片焊盘上需制作专门的焊球,材料是金的,高度约25祄,然后将焊球倒装在天线的印制走线上。引线焊接工艺较简单,裸芯片直接用引线焊接在天线上,焊接区再用黑环氧树脂密封。对小批量生产,这种工艺的成本较低;而对于大批量生产,最好采有倒装工艺。
4. RFID工作频率和典型应用
不同频段的RFID产品会有不同的特性,下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和甚高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品,而且不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式,下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。
低频(125KHz134KHz)
    其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作, 也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用.通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流,可作供电电压使用. 磁场区域能够很好的被定义,但是场强下降的太快。带芯人孔
特性:
工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz134KHz, TI 的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为2500m.
除了金属材料影响外,一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。
工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。
低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵,但是有10年以上的使用寿命。
虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。
相对于其他频段的RFID产品,该频段数据传输速率比较慢。
感应器的价格相对与其他频段来说要贵。
主要应用:
畜牧业的管理系统
汽车防盗和无钥匙开门系统的应用
马拉松赛跑系统的应用
自动停车场收费和车辆管理系统
自动加油系统的应用
无线开关⑥酒店门锁系统的应用
门禁和安全管理系统
高频(工作频率为13.56MHz)
在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制,可以通过腐蚀活着印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式 的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化,实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开,那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。
特性:
工作频率为13.56MHz,该频率的波长大概为22m
除了金属材料外,该频率的波长可以穿过大多数的材料,但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离。
该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。
感应器一般以电子标签的形式。
虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。
该系统具有防冲撞特性,可以同时读取多个电子标签。
可以把某些数据信息写入标签中。
数据传输速率比低频要快,价格不是很贵。
主要应用:
图书管理系统的应用
瓦斯钢瓶的管理应用
服装生产线和物流系统的管理和应用
三表预收费系统
89c2051
酒店门锁的管理和应用
大型会议人员通道系统
固定资产的管理系统
医药物流系统的管理和应用
智能货架的管理
甚高频(工作频率为860MHz960MHz之间)
甚高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快,但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远,无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。
特性:
在该频段,全球的定义不是很相同-欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz,北美定义的频段为902905MHz之间,在日本建议的频段为950956之间。该频段的波长大概为30cm左右。
目前,该频段功率输出目前统一的定义(美国定义为紫花针茅4W,欧洲定义为500mW) 可能欧
洲限制会上升到2W EIRP
甚高频频段的电波不能通过许多材料,特别是水,灰尘,雾等悬浮颗粒物资。相对于高频的电子标签来说,该频段的电子标签不需要和金属分开来。
电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计,满足不同应用的需求。
该频段有好的读取距离,但是对读取区域很难进行定义。
有很高的数据传输速率,在很短的时间可以读取大量的电子标签。
主要应用:
供应链上的管理和应用 rfid标签生产
生产线自动化的管理和应用
航空包裹的管理和应用
集装箱的管理和应用
铁路包裹的管理和应用
翻板百叶⑥后勤管理系统的应用

本文发布于:2024-09-22 20:28:26,感谢您对本站的认可!

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