Система радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах

В настоящее время радиочастотная идентификация (РЧИ или RFID) широко внедряется в системы автоматики для регистрации состояния объектов управления. Примерами подобных систем могут служить системы контроля доступа, системы защиты от краж, идентификация транспортных средств, идентификация на производстве, системы для автоматизации логистических процессов, некоторые биометрические системы и многое другое.

Любая система РЧИ состоит из следующих основных элементов: - радиометки с антенной; - приемо-передающего устройства считывания/опроса с антенной.

ПАВ-радиометки не имеют внутреннего источника питания, они содержат информацию только в виде неизменяемого электронного кода объекта и код контрольной суммы для обнаружения ошибок. ПАВ-радиометка состоит из антенны и пьезокристалла с нанесенной на его поверхности структурой металлизированных полос – волновых рефлекторов и встречно- штыревых преобразователей (ВШП).

Предприятие-изготовитель формирует на поверхности пьезоэлектрического чипа ВШП и кодовые рефлекторы, расположение которых определяет идентификационный код радиометки. Таким образом, защита идентификационного кода радиометки происходит на технологическом уровне.

Физические принципы работы транспондеров на поверхностных акустических волнах Принцип формирования ПАВ в радио метке основан на прямом и обратном пьезоэффектах. Зондирующее электромагнитное излучение от антенны считывателя принимается антенной ПАВ-радиометки и передается на ВШП, с помощью которого на поверхности пьезоэлектрического кристалла возбуждаются и распространяются с определенной скоростью поверхностные акустические волны.

Отразившись от набора волновых рефлекторов, поверхностные акустические волны подвергаются обратному преобразованию в электромагнитный сигнал, излучаемый антенной ПАВ-радиометки и улавливаемый считывателем. Форма и количество волновых рефлекторов на поверхности пьезоэлектрического кристалла ПАВ- радиометки определяют внутреннюю структуру переотраженного (модулированного по фазе) сигнала, закладывая в него уникальный код радиометки.

ПАВ-радиометка в вандал о защищенном корпусе. Фото пьезоэлектрического чипа с ПАВ структурой в металлостеклянном корпусе ПАВ- радиометка с щелевой антенной

Основные технические характеристики системы РЧИ на ПАВ-радиометках

На сегодняшний день приняты основные диапазоны рабочих частот для РЧИ-меток: менее 135 к Гц; 13,56 МГц; 433 МГц; МГц; 2,45 ГГц.

Система радиоканального контроля деформации Система предназначена для сбора, мониторинга и хранения информации о напряженно-деформированном состоянии элементов железобетонных конструкций. Система работает в полуавтоматическом режиме опроса устройств преобразования деформации (УПД-02), входящих в его состав.

Система состоит из следующих основных частей: - комплект измерительный переносной (модуль) -1 шт.; - устройство преобразования деформации (датчики) - от 1 до 1000 шт.

Диапазон частот, МГц … Максимальная мощность излучения, м Вт< 10 Питание 12В DС, 220 В, Гц Диапазон рабочих температур, °C-20…+60 Габаритные размеры, мм 160 х 110 х 30 Масса, кг 0,5 Технические характеристики считывателя Энергопотреблениенет (пассивный датчик) Дальность передачи информации: - по радиоканалу, L1, м, не более - по коаксиальному кабелю, L2, м 0, Частотный диапазон чувствительного элемента, МГц 433,3…434,5 Технические характеристики датчика деформации

Спасибо за внимание

Физические принципы работы транспондеров на поверхностных акустических волнах Работа транспондера на поверхностных акустических волнах основана на пьезоэффекте и распространении на поверхности пьезоэлектрического кристалла поверхностных акустических волн (ПАВ) с относительно небольшой скоростью (от 3000 до 4000 м/с, т.е. примерно 1/ скорости света). Пьезоэлектрический эффект (сокращенно пьезоэффект) наблюдается в некоторых диэлектриках, имеющих кристаллическую структуру.

Диэлектрики, обладающие пьезоэффектом, называют пьезоэлектриками. Внешние механические силы, воздействуя в определенных направлениях на пьезоэлектрический кристалл, вызывают в нем не только механические напряжения и деформации (как в любом твердом теле), но и электрическую поляризацию. На поверхностях кристалла появляются связанные электрические заряды разных знаков. При изменении направления механических сил на противоположное становятся противоположными направление поляризации и знаки зарядов. Данное явление называют прямым пьезоэффектом.

Пьезоэффект обратим. При воздействии на анизотропный диэлектрик электрического поля соответствующего направления в кристалле возникают механические напряжения и деформации. При изменении направления электрического поля на противоположное соответственно изменяются на противоположные направления напряжений и деформаций. Это явление получило название обратного пьезоэффекта.

В пьезоэлектриках вследствие обратного пьезоэффекта исходное переменное электрическое поле вызывает деформацию подложки. Деформация подложки, в свою очередь, из-за прямого пьезоэлектрического эффекта создает дополнительное электрическое поле. Дополнительное электрическое поле запаздывает относительно исходного поля. В результате суперпозиции (наложения) этих двух полей возникает поле с эллиптически поляризованной составляющей, которое обуславливает возбуждение поверхностной акустической волны.

Поверхностные акустические волны это упругие волны, распространяющиеся вдоль свободной поверхности твердого тела и затухающие при удалении от границ.