无线射频识别技术_RFID_应用与发展

1、8无线射频识别技术(RFID应用与发展 林 金 堵CPCA 顾问本刊主编摘要 文章概述了无线射频识别技术 (RFID 原理和应用领域, 评述了电子标签天线的制造方法。关键词 射频识别技术 ; 标签与读写器 ; 天线 ; 导电油墨 ; 卷式生产线中图分类号:TN41文献标识码:C 文章编号:1009-0096(2007 12-0008-02Application and Development of RFID Technology Lin JinduAbstract This article describes the principle and usable field of RFID tec

2、hnolog.It describes manufactural methords of RFID as well.Key words RFID(radio frequency identification; tag and reader; antenna; conductive ink(paste; role-to-role(reel-to-reel无线射频识别(R F I D ,R a d i o F r e q u e n c yIdentification 技术, 又称电子标签, 最早是在1948年应用于军事领域。到了 20世纪 70年代进入到民用领域,但是采用的频率为低频(125kH

3、z150k H z 和中频(13. 56M H z 。由于存在 R F I D 的接收距离很短,加上每秒传输的数据量很少(小于 100个的问题,因此限制了 RFID 的进一步发展。到了 20世纪 90年代,开发了高频段(如 433MHz 和860M H z 960M H z 以上的技术,解决了中、低频 R F I D 存在的两个问题,所以 R F I D 技术和应用得到了快速的发展与进步!1无线射频识别RFID技术电子标签或无线射频识别(R F I D 技术是利用发射的电磁波空间耦合、传播来进行通信,从而达到自动识别被标识的对象,并获取对象信息的 目的。或者说,它是利用射频信号通过空间耦合 (

4、交变磁场或电磁场 、传播来实现无接触信息传 递并通过所传递的信息达到自动识别目标的一种技 术。电子标签系统的硬件组成是由电子标签(T a g 和电子标签读写器(R e a d e r 组成。读写器通过 射频信号同电子标签进行通信,即系统通过读写器 给电子标签发射指令,并通过读写器分析电子标签 返回的信息。所以,电子标签是个应答器,用来 响应读写器的指令,并报告处理结果。电子标签或无线射频识别技术的工作原理是将 R F I D 标签(T a g 安装(如粘贴、嵌入、插放、 挂 靠 等 在 被 识 别 的 物 体(产 品 、货 物 、包装 等或人物上。当安装有被识别物体或人物上的 综述与评论 Su

5、mmarization & Comment9 综 述 与 评 论 Summarization & Comment 标签信息进入到读写器阅读范围时,标签与读写 器之间通过天线(A n t e n n a ,传播射频信号进行 通信,标签向阅读器发射自身信息(即 I D 识别码 等 ,而阅读器接收这些并通过计算机处理,从 而随时报告结果。这种识别技术无需人工干预, 可在恶劣环境条件下工作,应用非常广泛,几乎 可以涉及所有的行业。如含有电子标签的货物, 我们就可以知道其状态(流向或在何处等 ,在 产品生产和运输等带来极大的方便并降低成本。 又如,带有电子标签的老人或小孩等,即使走失 也 容 易 寻 找

6、 。所 以 ,电 子 标 签 可 广 泛 应 用 于 国 防、工 业 、商 业 、交 通 运 输 、控 制 与 管 理 、日 常生活等所有的领域。2电子标签的现状和未来国外发达国家对电子标签或无线射频识别技术 的开发、研究和应用起步较早,现在已经广泛应 用于军事、工业、商业自动化、交通运输、控制 管理和日常生活等现代社会的各个领域。如采用 R F I D 技术进行控制管理,可以带来极大方便与利 润。 根据 SanfordC.Bernstein 公司的统计, 通过采 用 RFID标签管理的沃尔玛集团每年可节省 83.5亿美 元。按 VentureDevelopment 公司估计,2007年全 球

7、 RFID 的市场份额将达到 47亿美元,比 2003年增 长 42.8%。而 2004年,RFID 产值为 18.2亿美元, 2005年为 24.3亿美元。从 2001年到 2005年平均年 增长率为 37. 3%。我国的 R F I D 技术和应用起步较晚,但近两年 来已经开始呈现快速发展的趋势。如,2005年我 国的 RFID 整体规模与市场达到 36.9亿人民币,比 2004年增长了一倍多,增加这么多主要是得益于 第二代身份证的换发,含有 RFID 标签的第二代身 份证约占 2005年我国 R F I D 市场份额的 80%。但 是,由于含有 R F I D 身份证的带动,其他行业也

8、迅速应用起来,2006年,我国的 R F I D 的市场份 额已达到 52.3亿人民币。今后,特别是我国是世 界电子产品生产加工大国,物流标签在物流、供 应链的管理、交通运输等会最先迅速发展和应用 起来,预计 2008年北京奥运会、2010年上海世博 会将可进一步扩大 RFID 市场份额,并迎来新的发 展高峰。最近,已先后报道:在江苏昆山市和广 东佛山市分别建立 R F I D (电子标签生产线,进 行大规模生产,这意味着 RFID 在中国的生产正迅速扩大。应该出现,随着人们生活水平(准的 提高和物质生活的丰富,R F I D 的应用可能无所不 至,特别是日常生活中的应用,其发展趋势十分 可观

9、,估计每年会以两位数的速度增加。3电子标签的结构与制造(1电子标签的结构电子标签的结构是由标签天线和标签芯片组 成。标签天线是读写器和标签芯片之间进行信号 和能量传递的媒体,标签芯片则根据读写器的指 令做出相应的操作和响应,其结构如图 1所示。图 2表示采用挠性基材(F C C L 生产的各种各样形 状的 R F I D 产品。图1 电子标签的结构图2用FCCL制造的电子标签产品(2电子标签的制造电子标签是由标签芯片和标签天线组成的。 标签芯片是由用户或 I C 芯片企业来制造的,而标 签天线的制造,目前有四种方法:绕线法、蚀刻 法 、 电 镀 法 、 印 刷 法 。绕线法天线。直接在基体或载

10、体上缠绕规 定 圈 数 的 铜 导 线(铜 漆 包 线 或 铝 线(铝 漆 包 线而 形 成 的 天 线 。 蚀 刻 法 天 线 。在 单 面 挠 性 F C C L 上,采用 P C B 的“减成法”技术形成 的平面式铜导线而形成的天线,这是目前制造标 签天线较多的方法。 其中, 采用 Role-to-Role (或 Reel-to-Reel自动化生产,不仅生产效率高、 成 品 率 高 ,而 且 可 获 得 更 均 匀(尺 寸 与 性 能 等 、 质量高的产品。电镀法天线。这是在绝缘基体(下转第 31页31 30c m ,废气风管已经快被完全堵塞,这样的生产 的 确 非 常 危 险 。由于废

11、气风管是密闭的,而且其外面还包有 一层保温材料,清理难度比较大。现在有许多工 厂都采用在废气风管开清理孔,清理废气风管时 不必拆开保温材料和管道,从清理孔伸手进去清 理就行了。要提高清理效果,应该隔数米就开一 个清理孔。由于在管道的拐弯处,胶渣最容易沉 积,所以在该处的清渣孔要两头开。(4废气风管内的有机废气排走后才可在进 行钻孔或烧焊操作。笔者听到数起对废气风管进 行钻孔或烧焊操作时发生爆炸的案例。因此,在 上胶机停机后检修废气风管时,一定要先开动风 机,把风管内可燃性气体排走以后,才可以进行 钻孔或烧焊操作。(5蓄热分体式和蓄热一体式焚烧炉的蜂窝 陶瓷很容易被低分子树脂粘堵,要及时清理以避

12、 免废气通路变小而降低了焚烧炉的热效率,增加 燃料的消耗。而且,由于废气流动不通畅,容易 出 现 局 部 废 气 浓 度 过 高 , 而 引 发 不 安 全 生 产 事 故。但蓄热分体式焚烧炉和蓄热一体式焚烧炉蜂 窝陶瓷粘堵清理难度比较大。通常都采用返烧的 方法,即将炉膛高热量返回到蜂窝陶瓷。接近炉 膛的那一、二层蜂窝陶瓷上的大部分粘堵物还可 以被烧掉,但传到下面一、二层蜂窝陶瓷的温度 就比较低,粘在上面的粘堵物就烧不掉。即采用 返 烧 的 方 法 ,无 法 彻 底 解 决 蜂 窝 陶 瓷 的 粘 堵 问 题。比较好的办法是将蜂窝陶瓷拆下来清理(烧 掉后再装上去。但蓄热分体式焚烧炉和蓄热一 体

13、式焚烧炉的结构复杂,蜂窝陶瓷数量多,堆砌 密度大,拆开炉膛取出蜂窝陶瓷工程量比较大, 而且用过一段时间的蜂窝陶瓷容易碎裂,将蜂窝陶瓷搬上搬下会造成部分价格昂贵的蜂窝陶瓷损 坏,因此非不得已,很多厂家都不拆开炉膛来处 理粘堵了的蜂窝陶瓷。如果采用“结构简单的 R T O 蓄热一体式焚烧 炉” ,就不会出现蜂窝陶瓷粘堵问题(参见印 制电路信息2007年第 5期结构简单的蓄热一 体式废气焚烧炉 作者曾光龙,该焚烧炉已经申 请了国家专利 。由于这种焚烧炉的废气预热温 度比较高,而且蜂窝陶瓷的温度也非常高,所以 有机废气中的低分子物不会产生沉积。(6炉 膛 的 温 度 不 能 太 低。由于焚烧炉的燃料消

14、耗与炉膛的温度有关系, 炉膛的温度越高,油耗就越大。有些工厂为了节 省燃料,降低炉膛的温度。炉膛温度降低后,出 现有机废气不完全燃烧的状况,烟囱排出的气体 有浓烈的有机废气的气味,对环境有污染;由于 有机废气不完全燃烧,会产生“残碳” ,是焚烧 炉失火的隐患,对风路也会形成堵塞而潜在焚烧 炉发生爆炸的危险。因此,以降低炉膛的温度来 争取降低油料的消耗的做法是不可取的。实际上,只要焚烧炉的设计合理,提高炉膛 的温度,不但不会增大油料的消耗,而是降低了 油料的消耗。在有蓄热材料(蜂窝陶瓷存在的 情况下,提高了炉膛的温度以后,蜂窝陶瓷会将 热量存储起来,在燃烧机熄火的情况下,炽热的 蜂窝陶瓷起到火源

15、的作用,能够维持有机废气的 持续燃烧,因此更加省油。在上胶机提供的有机 废气比较充分的场合,能够维持由炽热的蜂窝陶 瓷 作 为 火 源 的 持 续 燃 烧 , 燃 烧 机 可 以 一 直 不 点 火,因此非常省油。国内绝大多数直燃式废气焚 烧炉,都可以改造为非常省油、而且更加安全的 结构简单的蓄热一体式 R T O 上,以“ 加 成 法 ”的 电 镀 技 术 来 形 成 的 标 签 天 线 。 印 刷 法 天 线 。 这 是 采 用 导 电 油 墨 (胶 、 膏进行丝网印刷而形成天线。这种方法比起蚀 刻 法 来 说 ,工 艺 相 对 简 单 、污 染 较 小 、成 本 较 低,是目前电子标签制造优选的方法。但是