專利名稱：一種基于rfid的轉速測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及射頻識別技術領域，特別涉及一種基于RFID的轉速測量裝置。
背景技術：
近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速，“智慧地球”構建了未來智能化世界的藍圖，射頻識別技術(RFID)是物聯(lián)網(wǎng)中最關鍵的技術之一。與傳統(tǒng)的條形碼相比，具有防水、防磁、耐高溫、讀取距離大、數(shù)據(jù)加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改簡單等特點。由于射頻識別技術的這些獨特的優(yōu)勢，利用RFID技術來實現(xiàn)物體各類信息的識別將是未來的趨勢，目前主要應用有圖書管理、物流管理、門禁系統(tǒng)、追蹤定位、溫度測量等。利用RFID技術來測量物體轉速是一項新的應用，擴展了 RFID技術的應用范圍，對物聯(lián)網(wǎng)的普及有積極的作用。轉速測量是許多工程實踐中需要應用到的技術，例如發(fā)動機轉速監(jiān)控、車輪轉速檢測。傳統(tǒng)的物體轉速測量技術有光電編碼器、紅外式傳感器、霍爾傳感器、磁阻式傳感器、電容傳感器等。光電編碼器和紅外式傳感器要求被測物體相對傳感器是可見的；霍爾傳感器、磁阻式傳感器和電容傳感器可實現(xiàn)封閉式測量，但要求被測物體離傳感器距離較近。以上測量方法，在被測物體要求在密閉空間且測量器必須離被測物體較遠時，實現(xiàn)起來有較大的困難。

實用新型內容本實用新型為了克服現(xiàn)有技術存在的缺點與不足，提供一種基于RFID的轉速測量裝置，具有無接觸密閉環(huán)境測量和遠距離測量兩大特點。本實用新型所采用的技術方案:一種基于RFID的轉速測量裝置，包括RFID讀寫器、線極化標簽、讀寫器天線，所述讀寫器天線的主波束方向與被測物體的轉動面垂直，所述線極化標簽固定在被測物體上，且與被測物體同步轉動。所述線極化標簽為無源線極化標簽，其天線的極化方向與被測物體的轉動面平行。所述讀寫器天線為圓極化天線，所述讀寫器天線與線極化標簽的距離與RFID讀寫器的發(fā)射功率成正比，所述RFID讀寫器的發(fā)射功率越大，距離越大。所述讀寫器天線與線極化標簽的距離為0-20cm。所述測量方法，包括如下步驟:SI RFID讀寫器向線極化標簽發(fā)送信號；S2 RFID讀寫器接收到線極化標簽返回信號，依次經過IQ解調濾波、隔離直流分量后得到I或Q路信號的瞬時值，進一步得到標簽返回信號的交流幅度Iaci或Qaci ；S3以I路信號說明，每間隔 T時間重復N次S2和S3，得到I路信號的交流幅度變化數(shù)據(jù)Ito = {IA0, Ia1....IAN}，所述N為I路交流幅度變化數(shù)據(jù)的長度，T為采樣周期，所述T遠遠小于物體的轉動周期，且在時間T內，物體的轉動可忽略；T越小測量的精度和速度越高，根據(jù)具體情況確定，所述N取值越大測量越精確但測量所需時間也越長；S4將I路信號的交流幅度變化數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，得到I路信號的交流幅度變化主頻率f ;S5通過交流幅度變化主頻率，計算得到被測物體的轉速。所述S5計算得到被測物體的轉速，具體為:將交流幅度變化主頻率f代入R =f/4，得到被測物體的轉速。所述S2進一步得到標簽返回信號的交流幅度Iaci或Qaci，具體方法為:以I路信號說明，截取標簽返回信號的一段數(shù)據(jù)，所述一段數(shù)據(jù)中至少包含8個低電平和8個高電平，取直流信號的參考電平為Vref，在截取的標簽返回信號中采集大于Vref的8個峰值，計算得到最大平均值Vmax ;在截取的標簽返回信號中，采集小于Vref的8個谷值，計算得到最小平均值 VminJU IA(l=Vmax-Vmin。將所得被測物體的轉動速度，發(fā)送到計算機或其他顯示單元進行下一步應用。本實用新型的有益效果:1、測速方法基于射頻信號反向散射原理，實現(xiàn)無接觸式測量，而且當被測物體要求在密閉環(huán)境不可見時，仍然可實現(xiàn)速度測量；2、反射信號強度的與發(fā)射功率有關，只要提高發(fā)射功率，即可增加測量距離，實現(xiàn)遠距離的速度測量；3、標簽反射的信號是經過固定碼率調制的波形，其幅度受外界干擾較小，與紅外以及光電測速相比，抗噪性能較好；4、對RFID協(xié)議無需特殊的改動，在原有協(xié)議基礎上即可實現(xiàn)測速功能，應用方便。

圖1為一種基于RFID的轉速測量裝置結構圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對實用新型作進一步的詳細說明。如圖1所示，一種基于RFID的轉速測量裝置，包括RFID讀寫器1、讀寫器天線2、線極化標簽3、以及被測物體4。RFID 讀寫器 1，采用的 RFID 通信協(xié)議為 EPC Radio-FrequencyIdentityProtocoIs Class-1Generation-2 (以下簡稱 EPC Cl GEN 2)。RFID 讀寫器 I 具有標簽數(shù)據(jù)讀寫處理功能，發(fā)射機載波頻率為915Mhz，功率為21dbm ;且接收機具有IQ解調和AD采樣模塊，負責讀寫時序控制和數(shù)據(jù)采集處理，并控制標簽返回信號為ASK調制讀寫器天線2，具有圓極化特性，天線主波束方向與物體的轉動面垂直，天線距標簽的距離d與讀寫器的發(fā)射功率成正比，一般在0-20cm左右。所述RFID讀寫器I通過讀寫器天線2發(fā)送信號，讀寫器天線2與被測物體4之間允許有非金屬障礙物，或被測物體4被非金屬外殼包裹。線極化標簽3，所述線極化標簽3為無源線極化標簽，貼在被測物體4上與被測物體4同步旋轉,其天線具有線極化特性,天線的極化方向與被測物體4的轉動面平行。線極化標簽3也符合EPC Cl GEN 2協(xié)議。具體測量方法包括如下步驟:S1:按照以上敘述放置好讀寫器天線2、線極化標簽3和被測物體4。把線極化標簽3放在離讀寫器天線2固定距離d=15cm處，線極化標簽3以跟隨被測物體4以固定轉速R開始轉動。S2:選擇一個初試時刻t0，RFID讀寫器I通過讀寫器天線2發(fā)送選擇和詢問信號，等待線極化標簽響應返回其數(shù)據(jù)信號。S3 =RFID讀寫器I接收到信號后，依次經IQ解調濾波、隔離直流分量后得到I或Q路信號瞬時值，進一步檢測出信號的交流幅度Iaci或Qaci,以下用I路信號敘述。在工程應用中返回信號的瞬時值會受到隨機噪聲的影響，因此交流幅度的檢測需取其平均幅度。具體方法為:截取信號中一段數(shù)據(jù)進行檢測，所述一段數(shù)據(jù)中至少包含8個低電平和8個高電平，取直流信號為參考電平Vref,采集大于VMf的8個峰值，計算得到最大平均值Vmax，采集小于VMf的8個谷值，計算得到最小平均值Vmin，則IA(l=Vmax_Vmin，所述Q路信號的求取過程與I路相同，此檢測方法得出的幅度忽略了信號的正負相位。S4:根據(jù)EPC Cl GEN2協(xié)議規(guī)范，可取相鄰指令發(fā)送時間間隔T=8ms，RFID讀寫器I每間隔時間T重復N=128次S2和S3的內容，因此單次測速所需的時間為1024ms，得到I路信號的幅度變化數(shù)據(jù)IAn = {IA0, Ia1-..-1ai28I。由于測試系統(tǒng)采樣周期為T=8ms，采樣頻率fs=125hz，根據(jù)奈圭斯特采樣定律，可測量的轉速R ( fs/8=15.5rad/s，提高采樣頻率fs即可提高轉速測量范圍。S5 =RFID讀寫器I對采集的數(shù)據(jù)IAn = {ΙΑ0, ΙΑ1....ΙΑ128}作傅里葉變換，得到I路信號的交流幅度變化主頻率f。S6:根據(jù)得到I路信號變化主頻率f，代入公式即可求得物體的轉動速度，轉速計算公式為:R = f/4。將所得被測物體的轉動速度,發(fā)送到計算機或其他顯示單元進行顯示或下一步應用。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種基于RFID的轉速測量裝置，其特征在于，包括RFID讀寫器、線極化標簽、讀寫器天線，所述讀寫器天線的主波束方向與被測物體的轉動面垂直，所述線極化標簽固定在被測物體上，且與被測物體同步轉動。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于RFID的轉速測量裝置，其特征在于，所述線極化標簽為無源線極化標簽，其天線的極化方向與被測物體的轉動面平行。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于RFID的轉速測量裝置，其特征在于，所述讀寫器天線為圓極化天線，所述讀寫器天線與線極化標簽的距離與RFID讀寫器的發(fā)射功率成正比。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于RFID的轉速測量裝置，其特征在于，所述讀寫器天線與線極化標簽的距離為0-20cm。
專利摘要本實用新型公開了一種基于RFID的轉速測量裝置，包括RFID讀寫器、與RFID讀寫器配套使用的線極化標簽、讀寫器天線，所述線極化標簽貼在被測物體上，與被測物體同步旋轉。RFID讀寫器通過讀寫器天線發(fā)送信號，線極化標簽返回信號，RFID讀寫器接收到信號后進行運算處理就得到物體的轉動速度。本實用新型實現(xiàn)無接觸密閉環(huán)境的轉速測量；提高讀卡器發(fā)射功率，即可實現(xiàn)遠距離的轉速測量；實現(xiàn)簡單無需改動原有協(xié)議。
文檔編號G01P3/481GK202994818SQ20122070724
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者賴曉錚, 謝澤明, 劉云梁 申請人:華南理工大學