傳感器與檢測(cè)技術(shù)-圖文pp模塊六課件

1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程學(xué)習(xí)單元一拾 音 器學(xué)習(xí)單元二超聲波傳感器學(xué)習(xí)單元三微波傳感器學(xué)習(xí)單元四無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別模塊六 聲敏傳感器模塊六 聲敏傳感器模塊導(dǎo)讀廣義范圍上，從人耳能夠識(shí)別的聲波到超出人類(lèi)聽(tīng)力范圍的次聲波、超聲波、微波和頻率范圍更廣的無(wú)線(xiàn)射頻電波，都屬于聲音的范疇。從空間、海洋到家用電器，各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都離不開(kāi)聲波的感知和控制。聲波雖然看不見(jiàn)、摸不著，卻是與人類(lèi)的生活、工作關(guān)系最密切的物理量，也是工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的物理量。模塊六 聲敏傳感器模塊導(dǎo)讀近幾年，隨著人類(lèi)對(duì)聲波認(rèn)識(shí)的逐步加深，有關(guān)聲波測(cè)控的應(yīng)用技術(shù)也取得了不斷的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多關(guān)于超聲波傳感器和微波傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是無(wú)線(xiàn)射

2、頻識(shí)別技術(shù)在許多新興領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。聲敏傳感器所涉及的內(nèi)容主要包括拾音器、超聲波傳感器、微波傳感器和無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別等，本模塊針對(duì)常見(jiàn)的聲敏傳感器進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生掌握利用聲敏傳感器進(jìn)行聲波測(cè)量的方法。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器這里所說(shuō)的拾音器，是指對(duì)人耳能夠識(shí)別的聲波（頻率為20 Hz20 kHz）進(jìn)行感知的傳感器。拾音器相當(dāng)于一個(gè)話(huà)筒（麥克風(fēng)），它用來(lái)接收聲波，顯示聲音振動(dòng)圖像。拾音器能顯示聲音強(qiáng)度大小，也能研究聲音的波形。拾音器按照其工作原理可以分為動(dòng)圈式拾音器、電容式拾音器和駐極體拾音器等。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器 拾音器的工作原理一、拾音器使用的是與人類(lèi)耳朵相似的具有頻率反應(yīng)的電話(huà)筒。電路把

3、信號(hào)放大并將其傳送到接口電路。如最常見(jiàn)的電容式拾音器，它內(nèi)置一個(gè)對(duì)聲音敏感的電容式話(huà)筒，聲波使話(huà)筒內(nèi)的薄膜振動(dòng)，導(dǎo)致電容的變化，產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉(zhuǎn)化成05 V的電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換被數(shù)據(jù)采集器接收并傳送給計(jì)算機(jī)。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器 拾音器的分類(lèi)二、動(dòng)圈式拾音器1.如圖6-1所示，動(dòng)圈式拾音器也稱(chēng)動(dòng)圈式話(huà)筒，是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。它是利用電磁感應(yīng)原理制成的。當(dāng)聲波使金屬膜片振動(dòng)時(shí)，連接在膜片上的線(xiàn)圈（音圈）隨著一起振動(dòng)，音圈在永久磁鐵的磁場(chǎng)里振動(dòng)，其中就產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號(hào)）。圖6-1 動(dòng)圈式拾音器學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器動(dòng)圈式話(huà)筒的基本結(jié)構(gòu)如圖6-2所示，它主

4、要由振膜、音圈、磁鋼、風(fēng)罩和外殼等組成。圖6-2 動(dòng)圈式話(huà)筒的基本結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器音圈放置在磁鋼的圓形氣隙中，黏接在振膜上。當(dāng)聲波作用到振膜上時(shí)，振膜帶動(dòng)音圈在磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中做相應(yīng)振動(dòng)，從而切割磁力線(xiàn)，音圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，于是聲波便被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的音頻電信號(hào)。由于話(huà)筒輸出的電動(dòng)勢(shì)很弱，通常在話(huà)筒輸出端配接一個(gè)升壓變壓器，以便與卡拉OK機(jī)連接。風(fēng)罩是話(huà)筒的重要附件，能減小由于刮風(fēng)或移動(dòng)傳聲器時(shí)產(chǎn)生的猝發(fā)氣流噪聲，衰減近距離講話(huà)時(shí)所產(chǎn)生的口齒、呼吸等雜音，還能防止灰塵進(jìn)入話(huà)筒。動(dòng)圈式話(huà)筒是最早使用的話(huà)筒，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，其原理沒(méi)有變化，但其性能技術(shù)指標(biāo)有了很大提高，優(yōu)質(zhì)的動(dòng)圈式

5、話(huà)筒的性能已接近電容式話(huà)筒。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器動(dòng)圈式話(huà)筒的特點(diǎn)是使用較簡(jiǎn)單，無(wú)須極化電壓，牢固可靠，性能穩(wěn)定，價(jià)格相對(duì)便宜。頻率特性良好，5015 000 Hz頻率的幅頻特性曲線(xiàn)平坦。動(dòng)圈式話(huà)筒噪聲低，在卡拉OK方面仍廣泛使用，它的瞬態(tài)響應(yīng)和高頻特性不及電容式拾音器。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器電容式拾音器2.如圖6-3所示，電容式拾音器即電容話(huà)筒。利用一層特殊材料帶上電荷，作為電容的一個(gè)極，這里的電荷不易釋放，與其相隔零點(diǎn)幾毫米處有另外一個(gè)固定電極，這樣就形成一個(gè)幾皮法的電容器。圖6-3 電容式拾音器學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器薄膜電極跟隨聲波振動(dòng)而導(dǎo)致它和某一極板的間距也在不斷發(fā)生變化，使得電容發(fā)

6、生變化。又由于它上面帶的電荷不變，再根據(jù)Q=CU，電壓也會(huì)隨著發(fā)生變化，這樣就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)了。電容式話(huà)筒一般靈敏度都很高，比常用的動(dòng)圈式話(huà)筒靈敏得多。 電容式話(huà)筒的核心組成部分是極頭，由兩片金屬薄膜組成。當(dāng)聲波引起其振動(dòng)的時(shí)候，金屬薄膜間距的不同造成了電容的不同，從而產(chǎn)生電流。電容式話(huà)筒一般需要使用外部電壓源向電容器供電。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器電容式話(huà)筒的大致結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。電容的兩個(gè)極板被分成兩個(gè)部分，分別被稱(chēng)為振膜和背極。圖6-4 電容式話(huà)筒的大致結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器一般來(lái)講，電容式話(huà)筒在靈敏度和擴(kuò)展后的高頻（有時(shí)也會(huì)是低頻）響應(yīng)方面要優(yōu)于動(dòng)圈式話(huà)筒，這與電容式話(huà)筒需要

7、先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流的工作原理有關(guān)。通常，電容式話(huà)筒的振膜都非常薄，很容易受到聲壓影響而發(fā)生振動(dòng)，從而引起振膜與振膜艙后背板之間電壓的相應(yīng)改變。而這種電壓的改變會(huì)經(jīng)過(guò)前置放大器的多倍放大之后，再轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)輸出。由于電容式話(huà)筒振膜的面積非常小，因而其對(duì)低頻或高頻聲音信號(hào)的響應(yīng)非常靈敏。絕大多數(shù)電容式話(huà)筒都能夠精確捕捉到很多人耳聽(tīng)不到的聲音信號(hào)。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器電容式話(huà)筒適用于任何需要優(yōu)質(zhì)音質(zhì)、聲音清晰的使用場(chǎng)所。由于堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)和處理高聲壓的能力，電容式話(huà)筒是現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲或錄音的最佳選擇，它能對(duì)腳鼓、吉他、貝斯音箱進(jìn)行拾音。 電容式話(huà)筒的特點(diǎn)為：頻率特性好，在音頻范圍內(nèi)幅頻特性曲線(xiàn)平坦

8、，這一點(diǎn)優(yōu)于動(dòng)圈式話(huà)筒；靈敏度高，噪聲小，音色柔和；輸出信號(hào)電平比較大，失真小，瞬態(tài)響應(yīng)性能好，這是動(dòng)圈式話(huà)筒所達(dá)不到的；同時(shí)，電容式話(huà)筒的工作特性不夠穩(wěn)定，低頻段靈敏度隨著使用時(shí)間的增加而下降，壽命比較短，工作時(shí)需要直流電源而造成使用不方便。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器駐極體拾音器3.如圖6-5所示，駐極體拾音器即駐極體話(huà)筒，它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線(xiàn)話(huà)筒及聲控等電路中，它屬于電容式話(huà)筒的一種。由于駐極體話(huà)筒的輸入和輸出阻抗很高，因此要在話(huà)筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此，駐極體話(huà)筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器圖6-5

9、 駐極體拾音器 學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器駐極體話(huà)筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-6所示。它由聲電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和場(chǎng)效應(yīng)管兩部分組成，其電路的接法有兩種：源極輸出和漏極輸出。源極輸出有三根引出線(xiàn)：漏極D接電源正極，源極S經(jīng)電阻接地，再經(jīng)一個(gè)電容做信號(hào)輸出。漏極輸出有兩根引出線(xiàn)：漏極D經(jīng)一個(gè)電阻接至電源正極，再經(jīng)一個(gè)電容做信號(hào)輸出，源極S直接接地。所以，在使用駐極體話(huà)筒之前首先要對(duì)其進(jìn)行極性判別。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器圖6-6 駐極體話(huà)筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極之間接有一只二極管，因而可利用二極管的正反向電阻特性來(lái)判別駐極體話(huà)筒的漏極D和源極S。再對(duì)調(diào)兩表筆，比較兩次測(cè)量結(jié)果。阻值較小的那次，黑表筆接的是源極

10、S，紅表筆接的是漏極D。 學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器漏極輸出有電壓增益，因而話(huà)筒靈敏度比源極輸出時(shí)要高，但電路動(dòng)態(tài)范圍略小。 駐極體話(huà)筒的工作原理是：高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷（Q），由于沒(méi)有放電回路，這個(gè)電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音振動(dòng)，因此和背極的距離也跟著變化，即極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器電容上電荷量的計(jì)算公式為Q=CU，則U=Q/C也是成立的。駐極體總的電荷量是不變的，當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)升高；反之，電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)降低。由于實(shí)際電容器的電容量很小，輸出的電信號(hào)極為微弱，輸

11、出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個(gè)專(zhuān)用的場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)二極管復(fù)合組成阻抗變換器。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器電容器的兩個(gè)電極接在柵源極之間，電容兩端電壓為柵源極偏置電壓UCS，UCS變化時(shí)，引起場(chǎng)效應(yīng)管的源、漏極之間電流IDC的變化，實(shí)現(xiàn)了阻抗變換。一般話(huà)筒經(jīng)變換后輸出電阻小于2 k。通過(guò)阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)管將電容兩端的電壓取出來(lái)，同時(shí)進(jìn)行放大，就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話(huà)筒要加一個(gè)直流偏置才能工作。 學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器表征駐極體話(huà)筒各項(xiàng)性能指標(biāo)的參數(shù)主要

12、有以下幾項(xiàng)： （1）工作電壓。這是指駐極體話(huà)筒正常工作時(shí)，所必須施加在話(huà)筒兩端的最小直流工作電壓。該參數(shù)視型號(hào)不同而有所不同，即使是同一種型號(hào)也有較大的離散性，典型值有1.5 V、3 V和4.5 V。 （2）工作電流。這是指駐極體話(huà)筒靜態(tài)時(shí)所通過(guò)的直流電流，它實(shí)際上就是內(nèi)部場(chǎng)效應(yīng)管的靜態(tài)電流。和工作電壓類(lèi)似，工作電流的離散性也較大，通常為0.11 mA。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器（3）最大工作電壓。這是指駐極體話(huà)筒內(nèi)部場(chǎng)效應(yīng)管漏、源極兩端所能夠承受的最大直流電壓。超過(guò)該極限電壓時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管就會(huì)被擊穿損壞。 （4）靈敏度。這是指話(huà)筒在一定的外部聲壓作用下所能產(chǎn)生音頻信號(hào)電壓的大小，其單位通常為mV/

13、Pa（毫伏/帕）或dB（0 dB=1 000 mV/Pa）。一般駐極體話(huà)筒的靈敏度為 0.510 mV/Pa或-66-40 dB。話(huà)筒的靈敏度越高，在相同大小的聲音下所輸出的音頻信號(hào)幅度越大。 學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器（5）頻率響應(yīng)。頻率響應(yīng)也稱(chēng)頻率特性，是指話(huà)筒的靈敏度隨聲音頻率變化而變化的特性，常用曲線(xiàn)來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)聲音頻率超出廠家給出的上、下限頻率時(shí)，話(huà)筒的靈敏度會(huì)明顯下降。駐極體話(huà)筒的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)一般較為平坦，其普通產(chǎn)品頻率響應(yīng)較好（即靈敏度比較均衡）的為100 Hz10 kHz，質(zhì)量較好的話(huà)筒為40 Hz15 kHz，優(yōu)質(zhì)話(huà)筒可達(dá) 20 Hz20 kHz。 （6）輸出阻抗。這是指

14、話(huà)筒在一定的頻率（1 kHz）下輸出端所具有的交流阻抗。駐極體話(huà)筒經(jīng)過(guò)內(nèi)部場(chǎng)效應(yīng)管的阻抗變換，其輸出阻抗一般小于3 k。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器（7）固有噪聲。這是指在沒(méi)有外界聲音時(shí)話(huà)筒所輸出的噪聲信號(hào)電壓。話(huà)筒的固有噪聲越大，工作時(shí)輸出信號(hào)中混有的噪聲就越大。一般駐極體話(huà)筒的固有噪聲都很小，為微伏級(jí)電壓。 （8）指向性。指向性又稱(chēng)方向性，是指話(huà)筒靈敏度隨聲波入射方向變化而變化的特性。話(huà)筒的指向性分單向性、雙向性和全向性三種。單向性話(huà)筒的正面對(duì)聲波的靈敏度明顯高于其他方向，并且根據(jù)指向特性曲線(xiàn)的形狀，可細(xì)分為心形、超心形和超指向形三種；雙向性話(huà)筒在前、后方向的靈敏度均高于其他方向；全向性話(huà)筒對(duì)來(lái)

15、自四面八方的聲波都有基本相同的靈敏度。常用的機(jī)裝型駐極體話(huà)筒絕大多數(shù)是全向性話(huà)筒。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器新型拾音器4.目前，新型拾音器主要有MEMS話(huà)筒、數(shù)字信號(hào)傳聲器、光纖傳聲器等，應(yīng)用前景比較好的是MEMS話(huà)筒。 MEMS（微型機(jī)電系統(tǒng)）話(huà)筒是基于MEMS技術(shù)制造的話(huà)筒，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一個(gè)電容器集成在微硅晶片上，可以采用表貼工藝進(jìn)行制造，能夠承受很高的回流焊溫度，容易與CMOS工藝及其他音頻電路相集成，并具有改進(jìn)的噪聲消除性能與良好的RF及EMI抑制能力。MEMS話(huà)筒的全部潛能還有待挖掘，但采用這種技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)在多種應(yīng)用中體現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢(shì)，特別是中高端手機(jī)應(yīng)用中。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器目前

16、，實(shí)際使用的大多數(shù)話(huà)筒都是ECM（駐極體電容器）話(huà)筒，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有幾十年的歷史，ECM的工作原理是利用駐有永久電荷的聚合材料振動(dòng)膜。與ECM的聚合材料振動(dòng)膜相比，MEMS話(huà)筒在不同溫度下的性能都十分穩(wěn)定，其敏感性不會(huì)受溫度、振動(dòng)、濕度和時(shí)間的影響。由于耐熱性強(qiáng)，MEMS話(huà)筒可承受260 的高溫回流焊，而性能不會(huì)有任何變化。由于組裝前后敏感性變化很小，因此還可以節(jié)省制造過(guò)程中的音頻調(diào)試成本。 集成在芯片上的寬帶RF抑制功能，不僅對(duì)手機(jī)這樣的RF應(yīng)用尤其重要，而且對(duì)所有與手機(jī)操作原理類(lèi)似的設(shè)備（如助聽(tīng)器）都非常重要。 學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器MEMS話(huà)筒的小型振動(dòng)膜還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即輕巧，直徑不到

17、1 mm，這意味著，與ECM話(huà)筒相比，MEMS話(huà)筒會(huì)對(duì)由安裝在同一PCB上的揚(yáng)聲器引起的PCB噪聲產(chǎn)生更低的振動(dòng)耦合。 在音頻方面，MEMS話(huà)筒也有很多變化。它不僅針對(duì)人聲進(jìn)行了優(yōu)化，還有較高的聲學(xué)敏感性。 除了MEMS話(huà)筒，新型拾音器還包括數(shù)字信號(hào)傳聲器、陣列傳聲器、光纖傳聲器和壓電（壓電駐極體）傳聲器、唇語(yǔ)傳聲器等一些特種傳聲器。隨著制造技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有更多的新型拾音器出現(xiàn)，也必將給人們的生活帶來(lái)巨大的改變。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器思考與練習(xí)問(wèn)題1 常見(jiàn)的拾音器有哪幾種？其主要區(qū)別是什么？ 思考： 問(wèn)題2 拾音器的主要應(yīng)用有哪些？ 思考： 學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器課堂體驗(yàn)基本內(nèi)容 （

18、1）最佳的聲源是音叉，可以嘗試比較不同聲源的波形，如研究人類(lèi)的聲音、口哨、電子鍵盤(pán)及其他樂(lè)器，也可以嘗試用兩種頻率幾乎相同的聲音來(lái)產(chǎn)生音拍的波形圖?？梢詫?duì)聲音強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)整，使得聲音傳感器能產(chǎn)生最佳的波形。如果聲音太大，在波形的頂部或底部就會(huì)產(chǎn)生波形“缺失”現(xiàn)象?？梢栽囍崖曇魝鞲衅麟x聲源稍遠(yuǎn)些，并把音量調(diào)得稍低些，觀察有什么變化。學(xué)習(xí)單元一 拾 音 器（2）駐極體話(huà)筒的靈敏度檢測(cè)。在收錄機(jī)、電話(huà)機(jī)等電器中廣泛應(yīng)用的駐極體話(huà)筒，其靈敏度直接影響送話(huà)和錄放效果。這類(lèi)話(huà)筒靈敏度的高低可用萬(wàn)用表進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試。 將模擬式萬(wàn)用表?yè)苤罵100擋，兩表筆分別接話(huà)筒兩電極（注意不能錯(cuò)接到話(huà)筒的接地極），待萬(wàn)用表

19、顯示一定讀數(shù)后，用嘴對(duì)準(zhǔn)話(huà)筒輕輕吹氣（吹氣速度慢而均勻），邊吹氣邊觀察表針的擺動(dòng)幅度。吹氣瞬間表針擺動(dòng)幅度越大，話(huà)筒靈敏度就越高，送話(huà)、錄音效果就越好。若擺動(dòng)幅度不大（微動(dòng)）或根本不擺動(dòng)，說(shuō)明此話(huà)筒性能差，不宜采用。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波和聲音一樣，是一種機(jī)械振動(dòng)波，是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過(guò)程。超聲波檢測(cè)是利用不同介質(zhì)對(duì)超聲波傳播的影響來(lái)探測(cè)物體和進(jìn)行測(cè)量的一門(mén)檢測(cè)技術(shù)。近幾十年來(lái)，超聲波檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用與其他無(wú)損檢測(cè)手段相比，無(wú)論從使用效果、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和適用范圍來(lái)看，都有很廣泛的發(fā)展前途。超聲波檢測(cè)主要應(yīng)用在物位檢測(cè)、厚度檢測(cè)和金屬探傷；在醫(yī)學(xué)上，主要用于超聲檢查、超聲

20、清洗等。本學(xué)習(xí)單元主要是讓學(xué)生掌握超聲波傳感器的基本工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器 超聲波和超聲波傳感器一、超聲波及其性質(zhì)1.振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播稱(chēng)為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)波。頻率為20 Hz20 kHz，能為人耳所聞的機(jī)械波稱(chēng)為聲波；低于20 Hz的機(jī)械波稱(chēng)為次聲波；高于20 kHz的機(jī)械波稱(chēng)為超聲波，頻率為300 MHz300 GHz的波稱(chēng)為微波。當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，由于在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同，在介質(zhì)界面上會(huì)產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器聲源在介質(zhì)中施力方向與波在介質(zhì)中傳播方向的不同，造成聲波的波形不同，一般有以下幾種：縱波，即質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方

21、向與波的傳播方向一致的波，它能在固體，液體和氣體介質(zhì)中傳播；橫波，即質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波它只能在固體介質(zhì)中傳播；表面波，即質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)介于橫波與縱波之間，沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，其振幅隨深度增加而迅速衰減的波，表面波只在固體的表面?zhèn)鞑ァW(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，并有各自的傳播速度，縱波、橫波及表面波的傳播速度與介質(zhì)密度和彈性特性有關(guān)；在固體中，縱波、橫波及表面波三者的聲速有一定的關(guān)系，一般橫波聲速為縱波的1/2，表面波聲速為橫波聲速的90%。超聲波在氣體和液體中傳播時(shí)，由于不存在剪切應(yīng)力，因此僅有縱波的傳播。 超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)因被吸收而衰減，在氣體中的傳播

22、距離會(huì)明顯比在液體和固體中的傳播距離短。另外，聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)衰減的程度還與聲波的頻率有關(guān)，頻率越高，聲波的衰減越大，因此超聲波比其他聲波在傳播時(shí)的衰減更明顯。 學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波傳感器的工作原理2.如圖6-7所示，超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小、方向性好、能夠成為射線(xiàn)而定向傳播等特點(diǎn)。圖6-7 超聲波傳感器學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波傳感器統(tǒng)稱(chēng)為壓電式超聲波探頭，按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，在檢測(cè)技術(shù)中壓電式最為常用。壓電式超聲波探

23、頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷，它是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來(lái)工作的。逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而正壓電效應(yīng)是將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可作為接收探頭。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，超聲波探頭可分為直探頭式、斜探頭式和雙探頭式，其中直探頭式的結(jié)構(gòu)如圖6-8所示。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器 圖6-8 超聲波直探頭的結(jié)構(gòu)1換能片； 2絕緣柱； 3蓋； 4導(dǎo)電螺桿； 5接線(xiàn)片； 6壓電片座； 7外殼； 8壓電晶片； 9保護(hù)膜； 10吸收塊學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波直探頭主要由壓電晶片、吸收塊（阻尼塊）、保護(hù)膜等組成。壓電晶片多為圓板形，厚度為，超聲波頻率f與其厚度

24、成反比。壓電晶片的兩面鍍有銀層，作為導(dǎo)電的極板，壓電晶片的底面接地線(xiàn)，上面接導(dǎo)線(xiàn)引至電路中。吸收塊的作用是降低壓電晶片的機(jī)械品質(zhì)，吸收聲能量。如果沒(méi)有吸收塊，當(dāng)激勵(lì)的電脈沖信號(hào)停止時(shí)，壓電晶片因慣性作用會(huì)繼續(xù)振蕩，加長(zhǎng)超聲波的脈沖寬度，使分辨率變差；當(dāng)吸收塊的聲阻抗等于壓電晶片的聲阻抗時(shí)，效果最佳。 學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波測(cè)液位 1. 超聲波傳感器的應(yīng)用二、超聲波測(cè)液位是利用超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射特性制成的。如果從發(fā)射超聲脈沖開(kāi)始，到換能器接收到反射波為止的這個(gè)時(shí)間間隔為已知，就可以求出液面的高度。根據(jù)發(fā)射和接收換能器的功能，傳感器可分為單換能器和雙換能器。單換能器的傳感器發(fā)

25、射和接收超聲波使用同一個(gè)換能器，而雙換能器的傳感器發(fā)射和接收各由一個(gè)換能器完成。圖6-9所示為幾種超聲波液位檢測(cè)的原理示意圖。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波發(fā)射和接收換能器可設(shè)置在液體介質(zhì)中，讓超聲波在液體介質(zhì)中傳播，如圖6-9(a)所示；也可以安裝在液面的上方，讓超聲波在空氣中傳播，如圖6-9(b)所示，這種方式便于安裝和維修，但超聲波在空氣中的衰減比較厲害。圖6-9 超聲波測(cè)液位原理圖學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器對(duì)于單換能器，超聲波從發(fā)射器到液面，又從液面反射到換能器的時(shí)間設(shè)為t，則 h=ct/2式中，h為換能器距液面的距離；c為超聲波在傳播的速度。 對(duì)于雙換能器，液位高度則為 式中，s=ct

26、/2；2a為兩個(gè)傳感器探頭的直線(xiàn)距離。 從以上公式可以看出，只要測(cè)得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，便可以求得待測(cè)的液位高度。 基于同樣原理，可以應(yīng)用超聲波測(cè)距方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人或智能輪椅的避障、定位、環(huán)境地圖構(gòu)建等工作。 學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波測(cè)厚度2.用超聲波測(cè)量金屬零件、鋼管等材料的厚度，具有測(cè)量精度高、測(cè)試儀器輕便、操作安全簡(jiǎn)單、易于讀數(shù)和可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)；但對(duì)于聲衰減很大的材料，以及表面凹凸不平或形狀很不規(guī)格的零件，超聲波測(cè)量就很難實(shí)現(xiàn)。超聲波測(cè)厚度常用脈沖回波法，其測(cè)厚原理框圖如圖6-10所示。圖6-10 超聲波測(cè)厚原理框圖學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器主控制器產(chǎn)生一定重

27、復(fù)頻率的脈沖信號(hào)，送往發(fā)射電路，經(jīng)電流放大激勵(lì)壓電式探頭，以產(chǎn)生重復(fù)的超聲脈沖，并耦合到被測(cè)工件中。脈沖傳播到工件的另一面被反射回來(lái)，被同一探頭接收，若超聲波在工件中的傳播速度v是已知的，設(shè)工件厚度為d，脈沖波從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔為t且可以測(cè)量，則可以求出工件的厚度為d=vt/2。 時(shí)間t的測(cè)量，可用示波器的方法，將發(fā)射和回波反射脈沖加至示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板上，標(biāo)記發(fā)生器輸出已知時(shí)間間隔的脈沖也加在示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板上，線(xiàn)性?huà)呙桦妷杭釉谒狡D(zhuǎn)板上，因此可以從示波器上直接觀察發(fā)射和回波反射脈沖，并求出時(shí)間間隔t。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波測(cè)速度3.超聲波碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此，

28、超聲波可以用于車(chē)速的檢測(cè)等速度測(cè)量領(lǐng)域。 若發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離發(fā)生變化，則發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的頻率與接收機(jī)收到信號(hào)的頻率就不同。此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)的，所以稱(chēng)為多普勒效應(yīng)。 根據(jù)聲學(xué)多普勒效應(yīng)，當(dāng)向移動(dòng)物體發(fā)射頻率為f0的連續(xù)超聲波時(shí)，被移動(dòng)物體反射的超聲波頻率為f1，f1與f0服從多普勒關(guān)系。如果超聲波發(fā)射方向和移動(dòng)物體的夾角已知，就可以通過(guò)多普勒關(guān)系表達(dá)式得出物體的移動(dòng)速度v。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器發(fā)射機(jī)發(fā)射出的超聲波向被測(cè)物體輻射，被測(cè)物體以速度v運(yùn)動(dòng)，如圖6-11（a）所示。被測(cè)物體作為接收機(jī)接收到的頻率為 f1=f0+v/0 如果把f1作為反射波向接收機(jī)發(fā)射信號(hào)，如圖

29、6-11（b）所示，接收機(jī)接收到的信號(hào)頻率為 f2=f1+v/1=f0+v/0+v/1 圖6-11 多普勒效應(yīng)示意圖學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器由于被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于電磁波的傳播速度，因此可近似認(rèn)為0=1，則 f2=f0+2v/0 由多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻率之差稱(chēng)為多普勒頻率，即 fd=f2f0=2v/0 由此可見(jiàn)，被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)速度v可以用多普勒頻率之差來(lái)描述。圖6-12所示為多普勒雷達(dá)檢測(cè)線(xiàn)速度工作原理圖。多普勒雷達(dá)的電路由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、混頻器、檢波器、放大器及處理電路等組成。發(fā)射信號(hào)和接收到的回波信號(hào)經(jīng)混頻器混頻，兩者產(chǎn)生差頻輸出，差頻的頻率正好為多普勒頻率。 fd=2vcos /0 學(xué)

30、習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波測(cè)速還適合對(duì)含有較多雜質(zhì)的流體進(jìn)行流速測(cè)量，超聲多普勒法只是其中一種，還有頻差法和時(shí)差法等。圖6-12 多普勒雷達(dá)檢測(cè)線(xiàn)速度工作原理圖學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器超聲波傳感器的其他應(yīng)用4.超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的不同方面，其中醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其最主要的應(yīng)用之一。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是受檢者無(wú)痛苦、無(wú)損害，方法簡(jiǎn)便，顯像清晰，診斷的準(zhǔn)確率高，因而容易推廣，受到醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎。超聲波診斷可以基于不同的原理，其中以利用超聲波的反射最為典型。當(dāng)超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質(zhì)界面時(shí)，在

31、該界面就產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個(gè)反射面時(shí)，回聲在示波器的屏幕上顯示出來(lái)，而兩個(gè)界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。 學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器在工業(yè)方面，超聲波的典型應(yīng)用是對(duì)金屬的無(wú)損探傷和超聲波測(cè)厚兩種。過(guò)去，許多技術(shù)因?yàn)闊o(wú)法探測(cè)到物體組織內(nèi)部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況。當(dāng)然，更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，探測(cè)人們所需要的信號(hào)。在未來(lái)的應(yīng)用中，超聲波技術(shù)將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。 超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位（液位）監(jiān)測(cè)、機(jī)器人防撞、各種超聲波接近開(kāi)關(guān)及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器

32、（1）超聲波傳感器可以對(duì)集裝箱狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)。將超聲波傳感器安裝在塑料熔體罐頂部，向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波時(shí)，就可以據(jù)此分析集裝箱的狀態(tài)，如滿(mǎn)、空或半滿(mǎn)等。 （2）超聲波傳感器可用于檢測(cè)透明物體，液體，任何表面粗糙、光滑和不規(guī)則物體，但不適用于室外、酷熱環(huán)境或壓力罐及泡沫物體。 （3）超聲波傳感器可以應(yīng)用于食品加工廠，實(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測(cè)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。它配合新技術(shù)可在潮濕環(huán)境、噪聲環(huán)境、溫度劇烈變化環(huán)境等進(jìn)行探測(cè)。 學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器（4）超聲波傳感器可用于探測(cè)液位，探測(cè)透明物體和材料，控制張力及測(cè)量距離，主要用于包裝、制瓶、物料搬運(yùn)、塑料加工及汽車(chē)行業(yè)等。超聲波傳感器可用于流程監(jiān)控，以提高產(chǎn)品

33、質(zhì)量、檢測(cè)缺陷、確定有無(wú)及解決其他相關(guān)問(wèn)題。 （5）超聲波傳感器利用聲波介質(zhì)對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行非接觸式無(wú)磨損檢測(cè)。它對(duì)透明或有色物體，金屬或非金屬物體，液體、粉狀物質(zhì)均能檢測(cè)，其檢測(cè)性能幾乎不受任何環(huán)境條件的影響，包括煙塵環(huán)境和雨天。 學(xué)習(xí)單元二 超聲波傳感器思考與練習(xí)問(wèn)題1 什么是超聲波？其頻率范圍是多少？ 思考： 問(wèn)題2 超聲波測(cè)距的基本方法是什么？ 思考：學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器微波傳感器是繼超聲波、激光、紅外和核輻射等傳感器之后的一種新型非接觸式傳感器。它不僅可用于衛(wèi)星通信、衛(wèi)星發(fā)送等無(wú)線(xiàn)通信，而且在雷達(dá)、導(dǎo)彈誘導(dǎo)、射電望遠(yuǎn)鏡等方面也有應(yīng)用。由于微波與物質(zhì)的相互作用，在工業(yè)中，微波傳感器對(duì)材

34、料無(wú)損檢測(cè)及物位檢測(cè)具有獨(dú)到之處。它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)，能源，國(guó)防、公安，生物醫(yī)學(xué)，環(huán)境保護(hù)和科學(xué)研究等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本學(xué)習(xí)單元主要介紹微波傳感器的基本工作原理和分類(lèi)。學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器 微波傳感器的工作原理一、微波是波長(zhǎng)為1 mm1 m 的電磁波，既具有電磁波的性質(zhì)，又與普通的無(wú)線(xiàn)電波及光波不同，它廣泛用于液位、物位、厚度及含水量的測(cè)量。 微波傳感器是利用微波特性來(lái)檢測(cè)某些物理量的器件或裝置。由發(fā)射天線(xiàn)發(fā)出微波，遇到被測(cè)物體時(shí)被吸收或反射，使微波功率發(fā)生變化。若利用接收天線(xiàn)，接收到通過(guò)被測(cè)物體或由被測(cè)物體反射回來(lái)的微波，并將它轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路，即可以顯示出被測(cè)量，實(shí)現(xiàn)

35、了微波檢測(cè)。學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器微波傳感器同時(shí)具有以下特點(diǎn)：傳輸特性好，傳輸過(guò)程中受煙霧、火焰、灰塵、強(qiáng)光的影響很小，介質(zhì)對(duì)微波的吸收與介質(zhì)的介電常數(shù)成比例，水對(duì)微波的吸收作用最強(qiáng)。 微波傳感器由微波振蕩器、微波天線(xiàn)和微波檢測(cè)器三部分組成。 微波振蕩器是產(chǎn)生微波的裝置，由于微波波長(zhǎng)很短，即頻率很高（300 MHz300 GHz），要求振蕩回路中具有非常微小的電感與電容，因此不能用普通的電子管與晶體管構(gòu)成微波振蕩器。構(gòu)成微波振蕩器的器件有調(diào)速管、磁控管或某些固態(tài)器件，小型微波振蕩器也可以采用體效應(yīng)管；由微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)需要用波導(dǎo)管（波長(zhǎng)在10 cm以上可用同軸電纜）傳輸，并通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射

36、出去。常用的天線(xiàn)有喇叭形天線(xiàn)、拋物面天線(xiàn)等。學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器喇叭形天線(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，可看作波導(dǎo)管的延長(zhǎng)，它在波導(dǎo)管與空間之間起匹配作用，可以獲得最大能量輸出；拋物面天線(xiàn)使微波發(fā)射方向得到改善。 根據(jù)微波傳感器的原理，微波傳感器可以分為反射式和遮斷式兩類(lèi)。反射式微波傳感器是通過(guò)檢測(cè)被測(cè)物反射回來(lái)的微波功率或經(jīng)過(guò)的時(shí)間間隔來(lái)獲得被測(cè)量的，一般它可以測(cè)量物體的位置、位移、厚度等參數(shù)；遮斷式微波傳感器是通過(guò)檢測(cè)接收天線(xiàn)收到的微波功率大小，來(lái)判斷發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)之間有無(wú)被測(cè)物體或被測(cè)物體的位置、被測(cè)物中的含水量等參數(shù)。 學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器 微波傳感器的分類(lèi)二、微波式物位傳感器1.微波傳

37、感器測(cè)物位的原理框圖如圖6-13所示。當(dāng)被測(cè)物位較低時(shí)，發(fā)射天線(xiàn)發(fā)出的微波束全部由接收天線(xiàn)接收到，經(jīng)檢波、放大及電壓比較后，顯示正常工作、放大與電壓比較后，低于設(shè)定電壓值，顯示被測(cè)物位位置高于設(shè)定的物位信號(hào)。圖6-13 微波傳感器測(cè)物位的原理框圖學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器微波式液位傳感器2.微波傳感器測(cè)液位的原理圖如圖6-14所示。相距為S的發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)間構(gòu)成一定角度，波長(zhǎng)為的微波從被測(cè)液面反射后進(jìn)入接收天線(xiàn)，接收天線(xiàn)收到的功率將隨著被測(cè)液面的高低而變化，當(dāng)發(fā)射功率、波長(zhǎng)、增益均為恒定時(shí)，只要測(cè)得接收功率Pr就可獲得被測(cè)液面的高度d。圖6-14 微波傳感器測(cè)液位的原理圖學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器

38、微波式厚度傳感器3.微波傳感器測(cè)厚的原理圖如圖6-15所示。在被測(cè)金屬物體上、下兩表面各安裝一個(gè)終端器，由上終端器發(fā)射到被測(cè)物體上表面，微波在被測(cè)物體上表面全反射后又回到上終端器，再經(jīng)過(guò)傳輸導(dǎo)管、環(huán)形器A、下傳輸波導(dǎo)管傳輸?shù)较陆K端器。圖6-15 微波傳感器測(cè)厚的原理圖學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器24 GHz雷達(dá)傳感器4.24 GHz雷達(dá)傳感器也是微波傳感器的一種，常見(jiàn)的有10 GHz、24 GHz、35 GHz和 77 GHz頻段。其中，24 GHz和77 GHz因?yàn)樵诖髿庵兴ト踺^弱，所以常被運(yùn)用于交通測(cè)速雷達(dá)、汽車(chē)變道輔助系統(tǒng)、水位計(jì)、汽車(chē)ACC雷達(dá)巡航系統(tǒng)、天車(chē)防撞、機(jī)場(chǎng)防入侵、自動(dòng)門(mén)感應(yīng)和水龍

39、頭感應(yīng)等。 相對(duì)于傳統(tǒng)的喇叭天線(xiàn)型微波傳感器，此類(lèi)傳感器采用平面微帶技術(shù)，具有穩(wěn)定性高、體積小、感應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。學(xué)習(xí)單元三 微波傳感器思考與練習(xí)問(wèn)題1 什么是微波？其波長(zhǎng)范圍是多少？ 思考：?jiǎn)栴}2 微波傳感器的檢測(cè)原理是什么？ 思考： 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種。從概念上來(lái)講，RFID類(lèi)似于條碼掃描。對(duì)于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物，并使用專(zhuān)用的掃描讀寫(xiě)器利用光信號(hào)將信息由條形碼傳送到掃描讀寫(xiě)器；而RFID則使用專(zhuān)用的RFID讀寫(xiě)器及專(zhuān)門(mén)的可附著于目標(biāo)物的RFID標(biāo)簽，

40、利用頻率信號(hào)將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID讀寫(xiě)器。RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境中。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)是一種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)須識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。 無(wú)線(xiàn)電的信號(hào)是通過(guò)調(diào)成無(wú)線(xiàn)電頻率的電磁場(chǎng)，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去的，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)從識(shí)別器發(fā)出的電磁場(chǎng)中就可以得到能量，并不需要電源；也有的標(biāo)簽本身?yè)碛须娫?/p>

41、，并可以主動(dòng)發(fā)出無(wú)線(xiàn)電波（調(diào)成無(wú)線(xiàn)電頻率的電磁場(chǎng)）。標(biāo)簽包含了電子存儲(chǔ)的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線(xiàn)之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別許多行業(yè)都運(yùn)用了射頻識(shí)別技術(shù)。將標(biāo)簽附著在一輛正在生產(chǎn)中的汽車(chē)上，廠方便可以追蹤此車(chē)在生產(chǎn)線(xiàn)上的進(jìn)度；倉(cāng)庫(kù)可以追蹤藥品的所在；射頻標(biāo)簽也可以附于牲畜與寵物身上，方便對(duì)其的積極識(shí)別（積極識(shí)別的意思是防止數(shù)只牲畜使用同一個(gè)身份）。射頻識(shí)別的身份識(shí)別卡可以使員工得以進(jìn)入建筑鎖住的部分，汽車(chē)上的射頻應(yīng)答器也可以用來(lái)征收收費(fèi)路段與停車(chē)場(chǎng)的費(fèi)用。 某些射頻標(biāo)簽附著在衣物、個(gè)人財(cái)物上，甚至于植入人體。由于這項(xiàng)技

42、術(shù)可能會(huì)在未經(jīng)本人許可的情況下讀取個(gè)人信息，也會(huì)有侵犯?jìng)€(gè)人隱私的可能。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別 RFID技術(shù)原理一、最初在技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)答器是指能夠傳輸信息、回復(fù)信息的電子模塊。近些年，由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)答器有了新的說(shuō)法和含義，又被稱(chēng)為智能標(biāo)簽或標(biāo)簽，如圖6-16所示。RFID讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的讀寫(xiě)器由高頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元及讀寫(xiě)器天線(xiàn)組成。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別圖6-16 標(biāo)簽學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別RFID系統(tǒng)的基本組成包括電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和應(yīng)用軟件。電子標(biāo)簽即應(yīng)答器，是由天線(xiàn)、耦合元件及

43、芯片組成的，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別如圖6-17所示，讀寫(xiě)器（reader）是由天線(xiàn)、耦合元件和芯片組成的，讀?。ㄓ袝r(shí)還可以寫(xiě)入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式RFID讀寫(xiě)器（如C5000W）或固定式讀寫(xiě)器；應(yīng)用軟件是應(yīng)用層軟件，主要是對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，并為人們所使用。圖6-17 手持式RFID讀寫(xiě)器學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別RFID技術(shù)的特點(diǎn)1.RFID技術(shù)具有射頻技術(shù)的特點(diǎn)，射頻識(shí)別系統(tǒng)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100 ms。有源式射頻識(shí)別系統(tǒng)的速

44、寫(xiě)能力也是重要的優(yōu)點(diǎn)，可用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業(yè)務(wù)。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別RFID技術(shù)的工作原理2.RFID技術(shù)的工作原理是讀寫(xiě)器發(fā)射一特定頻率的無(wú)線(xiàn)電波能量給應(yīng)答器，用以驅(qū)動(dòng)應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。從RFID讀寫(xiě)器及電子標(biāo)簽之間的通信及能量感應(yīng)方式來(lái)看，RFID技術(shù)大致上可以分成感應(yīng)耦合（inductive coupling) 及后向散射耦合（backscatter coupling）兩種。一般低頻的RFID技術(shù)大都采用第一種方式，而較高頻的RFID技術(shù)大多采用第二種方式。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別讀寫(xiě)器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)

45、不同可以是讀裝置或讀/寫(xiě)裝置，它是RFID系統(tǒng)的信息控制和處理中心。讀寫(xiě)器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。讀寫(xiě)器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)讀寫(xiě)器通過(guò)耦合給無(wú)源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過(guò)Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合元件（線(xiàn)圈、微帶天線(xiàn)等）和微芯片組成無(wú)源單元。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別RFID技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程3.19401950年，雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了射頻識(shí)別技術(shù)，1948年奠定射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。 19501960年，早期

46、射頻識(shí)別技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。 19601970年，射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始了一些應(yīng)用嘗試。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別19701980年，射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種射頻識(shí)別技術(shù)測(cè)試得到加速，出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)別應(yīng)用。 19801990年，射頻識(shí)別技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)。 19902000年，射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，射頻識(shí)別產(chǎn)品逐漸成為人們生活的一部分。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別2000年后，標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類(lèi)更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子

47、標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。 現(xiàn)在射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無(wú)線(xiàn)可讀可寫(xiě)、無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實(shí)并走向應(yīng)用。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別 RFID的分類(lèi)二、依據(jù)工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)可以分為低頻、高頻、超高頻等；依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為有源標(biāo)簽、無(wú)源標(biāo)簽和半有源標(biāo)簽。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別依據(jù)工作頻率的分類(lèi)1.目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中，感應(yīng)器有無(wú)源和有

48、源兩種方式，下面詳細(xì)介紹無(wú)源感應(yīng)器在不同工作頻率時(shí)產(chǎn)品的特性及主要應(yīng)用。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（1）低頻（125135 kHz）。RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。在該頻段主要是通過(guò)電感耦合的方式進(jìn)行工作，即在讀寫(xiě)器線(xiàn)圈和感應(yīng)器線(xiàn)圈間存在變壓器耦合作用。通過(guò)讀寫(xiě)器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線(xiàn)中感應(yīng)的電壓被整流，可作為供電電壓使用。磁場(chǎng)區(qū)域能夠很好地被定義，但是場(chǎng)強(qiáng)下降得太快。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別特性。 a.工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率為125135kHz。 b.除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過(guò)任意材料的物品而不降低它的讀取距離。 c.工作在低頻的讀寫(xiě)器在全球沒(méi)有任何特殊的許

49、可限制。 d.低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式價(jià)格太貴，但是有10年以上的使用壽命。 e.雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫(xiě)區(qū)域。 f.相對(duì)于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段的數(shù)據(jù)傳輸速率比較低。 g.感應(yīng)器的價(jià)格相對(duì)于其他頻段來(lái)說(shuō)較貴。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別c.馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用。e.自動(dòng)加油系統(tǒng)的應(yīng)用。f.酒店門(mén)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用。b.汽車(chē)防盜和無(wú)鑰匙開(kāi)門(mén)系統(tǒng)的應(yīng)用。d.自動(dòng)停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)和車(chē)輛管理系統(tǒng)的應(yīng)用。g.門(mén)禁和安全管理系統(tǒng)的應(yīng)用。主要應(yīng)用 a.畜牧業(yè)的管理系統(tǒng)的應(yīng)用。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 a.ISO 11784 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用編碼結(jié)構(gòu)

50、。 b.ISO 11785 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用技術(shù)理論。 c.ISO 14223-1 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用空氣接口。 d.ISO 14223-2 RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用協(xié)議定義。 e.ISO 18000-2定義低頻的物理層、防沖撞和通信協(xié)議。 f.DIN 30745主要是歐洲對(duì)垃圾管理應(yīng)用定義的標(biāo)準(zhǔn)。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（2）高頻（13.56 MHz）。在該頻率的感應(yīng)器不再需要線(xiàn)圈進(jìn)行繞制，可以通過(guò)腐蝕或印刷的方式制作天線(xiàn)。感應(yīng)器一般通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作，即通過(guò)感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開(kāi)促使讀寫(xiě)器天線(xiàn)上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線(xiàn)電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。如果人們通過(guò)數(shù)據(jù)控

51、制負(fù)載電壓的接通和斷開(kāi)，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫(xiě)器。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別值得關(guān)注的是，在13.56 MHz頻段中主要由ISO 14443和ISO 15693兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成。ISO 14443系列產(chǎn)品識(shí)別距離近但價(jià)格低，保密性好，常作為公交卡、門(mén)禁卡來(lái)使用；ISO 15693 的最大優(yōu)點(diǎn)在于它的識(shí)別效率，通過(guò)較大功率的讀寫(xiě)器可將識(shí)別距離擴(kuò)展至 1.5m以上，由于波長(zhǎng)的穿透性好，因此在處理密集標(biāo)簽時(shí)有優(yōu)于超高頻的讀取效果。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別特性。 a.工作頻率為13.56 MHz，該頻率的波長(zhǎng)約為22 m。 b.除了金屬材料外，該頻率的波長(zhǎng)可以穿過(guò)大多數(shù)的材料，但是往往會(huì)降低讀

52、取距離。c.該頻段在全球都得到認(rèn)可，并沒(méi)有特殊的限制。 d.感應(yīng)器一般采用電子標(biāo)簽的形式。 e.雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫(xiě)區(qū)域。 f.該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。 g.可以把某些數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入標(biāo)簽中。 h.數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價(jià)格不是很貴。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別主要應(yīng)用。 a.圖書(shū)管理系統(tǒng)的應(yīng)用。 b.瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用。 c.服裝生產(chǎn)線(xiàn)和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用。 d.三表預(yù)收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用。 e.酒店門(mén)鎖的管理和應(yīng)用。 f.大型會(huì)議人員通道系統(tǒng)的應(yīng)用。 g.固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用。 h.醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用。 i.智能貨架的管理。 j.

53、珠寶盤(pán)點(diǎn)管理。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 a.ISO/IEC 14443 近耦合IC卡，最大的讀取距離為10 cm。 b.ISO/IEC 15693 疏耦合IC卡，最大的讀取距離為1 m。 c.ISO/IEC 18000-3 標(biāo)準(zhǔn)定義了13.56 MHz系統(tǒng)的物理層，防沖撞算法和通信協(xié)議。 d.13.56 MHz ISM Band Class 1定義了13.56 MHz符合EPC的接口定義。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（3）超高頻（860960 MHz）。超高頻系統(tǒng)通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳輸能量。電場(chǎng)能量下降得不是很快，但讀取的區(qū)域難以進(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無(wú)源可達(dá)10 m左右。其主

54、要是通過(guò)電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別特性。 a.對(duì)該頻段的頻率范圍全球的定義并不一致。歐洲和部分亞洲國(guó)家和地區(qū)定義的頻率為868 MHz，北美定義的頻段為902905 MHz，日本定義的頻段為950956 MHz。該頻段的波長(zhǎng)約為30 cm。 b.目前，該頻段的功率輸出沒(méi)有統(tǒng)一的定義，美國(guó)定義為4 W，歐洲定義為500 mW，可能歐洲限制會(huì)上升到2 W。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別c.超高頻段的電波不能通過(guò)許多材料，特別是金屬、液體、灰塵、霧等懸浮顆粒物質(zhì)，即環(huán)境對(duì)超高頻段的影響很大。 d.電子標(biāo)簽的天線(xiàn)一般是長(zhǎng)條和標(biāo)簽狀。天線(xiàn)有線(xiàn)性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，可以滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。

55、 e.該頻段有好的讀取距離，但是對(duì)讀取區(qū)域很難進(jìn)行定義。 f.該頻段有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時(shí)間內(nèi)可以讀取大量的電子標(biāo)簽。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別主要應(yīng)用。 a.供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用。 b.生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化的管理和應(yīng)用。 c.航空包裹的管理和應(yīng)用。 d.集裝箱的管理和應(yīng)用。 e.鐵路包裹的管理和應(yīng)用。 f.后勤管理系統(tǒng)的應(yīng)用。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 a.ISO/IEC 18000-6 定義了超高頻的物理層和通信協(xié)議，空氣接口定義了Type A和Type B兩部分，支持可讀和可寫(xiě)操作。 b.EPCglobal 定義了電子物品編碼的結(jié)構(gòu)和超高頻的空氣接口及通信的協(xié)議，如Cl

56、ass 0,Class 1,UHF Gen2。 c.Ubiquitous ID定義了UID編碼結(jié)構(gòu)和通信管理協(xié)議。 超高頻的產(chǎn)品得到大量的應(yīng)用，如沃爾瑪、Tesco、美國(guó)國(guó)防部和麥德龍超市等都在它們的供應(yīng)鏈上應(yīng)用RFID技術(shù)。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式分類(lèi)2.目前，RFID技術(shù)所衍生的產(chǎn)品大概有三大類(lèi)：無(wú)源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品和半有源RFID產(chǎn)品。 無(wú)源RFID產(chǎn)品發(fā)展最早，也是目前發(fā)展最成熟、市場(chǎng)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。如公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門(mén)禁卡、二代身份證等，屬于近距離接觸式識(shí)別類(lèi)。其產(chǎn)品的主要工作頻率有低頻125 kHz、高頻13.56 MHz、超高頻4

57、33 MHz和超高頻915 MHz。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別有源RFID產(chǎn)品是最近幾年慢慢發(fā)展起來(lái)的，其遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別的特性決定了其巨大的應(yīng)用空間和市場(chǎng)潛質(zhì)。目前，有源RFID產(chǎn)品在遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域，如智能監(jiān)獄、智能醫(yī)院、智能停車(chē)場(chǎng)、智能交通、智慧城市、智慧地球及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有重大應(yīng)用。產(chǎn)品主要工作頻率有超高頻915 MHz和微波2.45 GHz。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別有源RFID產(chǎn)品和無(wú)源RFID產(chǎn)品的不同特性決定了其不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的應(yīng)用模式，也有各自的優(yōu)勢(shì)。但在本書(shū)中，著重介紹介于有源RFID和無(wú)源RFID之間的半有源RFID產(chǎn)品，該產(chǎn)品集有源RFID和無(wú)源RFID的優(yōu)勢(shì)于一體

58、，在門(mén)禁進(jìn)出管理、人員精確定位、區(qū)域定位管理、周界管理、電子圍欄及安防報(bào)警等領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別半有源RFID產(chǎn)品在低頻125 kHz頻率的觸發(fā)下，讓微波2.45 GHz發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。半有源RFID技術(shù)又稱(chēng)低頻激活觸發(fā)技術(shù)，利用低頻近距離精確定位、微波遠(yuǎn)距離識(shí)別和上傳數(shù)據(jù)來(lái)解決單純的有源RFID和無(wú)源RFID無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是近距離激活定位、遠(yuǎn)距離識(shí)別及上傳數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別半有源RFID是一項(xiàng)易于操控、簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，既可支持只讀工作模式也可支持讀寫(xiě)工作模式，且無(wú)須接觸或瞄準(zhǔn)；可在各種惡劣環(huán)境下

59、自由工作，短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條形碼，如用在工廠的流水線(xiàn)上跟蹤物體；長(zhǎng)距離射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車(chē)輛身份等。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別 RFID電子標(biāo)簽三、電子標(biāo)簽是指由IC芯片和無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)組成的超微型小標(biāo)簽。電子標(biāo)簽中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線(xiàn)標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體表面。存儲(chǔ)在芯片中的數(shù)據(jù)由閱讀器以無(wú)線(xiàn)電波的形式非接觸地讀取，并通過(guò)閱讀器的處理器進(jìn)行信息解讀及相關(guān)的管理。學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別電子標(biāo)簽的組成1.電子標(biāo)簽主要由天線(xiàn)、射頻接口和芯片三部分組成，其內(nèi)部框圖如圖6-18所示。圖6-18 電子標(biāo)簽內(nèi)

60、部框圖學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別電子標(biāo)簽內(nèi)部又可細(xì)分為以下幾個(gè)小單元： （1）天線(xiàn)。天線(xiàn)的主要功能是接收讀寫(xiě)器傳送過(guò)來(lái)的電磁信號(hào)或?qū)⒆x寫(xiě)器所需要的數(shù)據(jù)傳回給讀寫(xiě)器，即負(fù)責(zé)發(fā)射和接收電磁波。它是電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間聯(lián)系的重要一環(huán)。 （2）邏輯控制單元。邏輯控制單元負(fù)責(zé)對(duì)讀寫(xiě)器傳送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行譯碼，并按照讀寫(xiě)器的要求回傳數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器。 學(xué)習(xí)單元四 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（3）調(diào)制解調(diào)單元。由控制單元傳出的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)調(diào)制單元的調(diào)制以后，才能加載到天線(xiàn)上，成為天線(xiàn)可以傳送的射頻信號(hào)，再回傳給讀寫(xiě)器；解調(diào)單元負(fù)責(zé)將經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)加以解調(diào)，將載波去除，以獲得最初的調(diào)制信號(hào)。 （4）電壓調(diào)節(jié)單元。電壓調(diào)節(jié)單元主要用來(lái)