一种温湿度位移测量电子标签的制作方法

1.本发明涉及电子标签领域，特别是关于一种温湿度位移测量电子标签。


背景技术：

2.电子标签又称射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据）。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。
3.目前现有技术中，温湿度等物理量的测定，多通过对应的传感器进行测量，其或要求有源，或体积过大、或成本高、或无法实时测量，且在结构稳定性、产品经济性、实用性等方面都有很大的改进空间，部分较为负责的环境也无法使用，亟待改善。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种电子标签结构，通过伸缩件位移来感知各种物理量，具有无源、软性、薄、小、实时测量、成本低等特点，能够完成传统测量无法测量的领域，可用于裂缝测量、工业测量、人体健康测量、卫生巾、纸尿裤、降温贴等。通过利用电子标签在结构被破坏或者靠近人体、液体、金属和电磁屏蔽材料时，会出现可读与不可读状态变化的特征，测量温度、湿度、位移等物理量，不仅结构稳定性好，而且实用性。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：一种电子标签，包括电子标签结构和伸缩件，通过伸缩件的伸缩位移来改变电子标签结构的可读性，从而感知测量物理量。
6.一种湿度电子标签，包括自下而上依次排列的由一个或多个伸缩件和电子标签结构。
7.一种位移电子标签，包括电磁屏蔽层、伸缩件和电子标签结构，所述电子标签结构临近于电磁屏蔽层并通过伸缩件与电磁屏蔽层间隔开来，所述伸缩件由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成，所述伸缩件形变后可增大电子标签结构与电磁屏蔽层的间距，从而改变电子标签结构的可读性。
8.一种位移电子标签，包括电子标签结构、弹性层、伸缩件和电磁屏蔽层，所述电子标签结构临近于电磁屏蔽层并通过弹性层与电磁屏蔽层间隔开来，所述伸缩件由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成；所述伸缩件形变后带动电子标签结构移动，并挤压弹性层以使弹性层变薄，从而减小电子标签结构与电磁屏蔽层的间距，从而改变电子标签结构的可读性。
9.一种拉伸位移电子标签，包括电子标签结构、弹性件、伸缩件、以及一层及以上电磁屏蔽层，所述伸缩件由热膨胀材料或水溶材料制成，所述电子标签结构通过伸缩件与弹性件的共同作用而进入或离开电磁屏蔽层，从而改变电子标签结构的可读性。
10.一种异面电子标签结构，包括天线和电小环天线和rfid芯片，所述天线与电小环天线处于不同的平面上，所述电小环天线具有断面口，所述rfid芯片位于断面口处并将电
小环天线导通为环形回路，通过改变电小环天线与天线的间距可改变rfid芯片的可读性。
11.一种电小环天线位移电子标签，包括异面电子标签结构和伸缩件，通过伸缩件将电小环天线与天线间隔开来，所述伸缩件由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成，所述伸缩件形变后可增大电小环天线与天线的间距。
12.一种电小环天线位移电子标签，包括异面电子标签结构、弹性层和伸缩件，通过弹性层将电小环天线与天线间隔开来，所述伸缩件由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成；所述伸缩件形变后带动电小环天线移动，并挤压弹性层以使弹性层变薄，从而减小电小环天线与天线的间距。
13.一种电小环天线拉伸位移电子标签，包括异面电子标签结构、弹性件、伸缩件、以及双层基底框架，所述伸缩件由热膨胀材料或水溶材料制成，电小环天线通过伸缩件与弹性件的共同作用而靠近或远离天线，从而改变rfid芯片的可读性。
14.本发明相较于现有技术的有益效果是：本发明的电子标签结构及温度、湿度、位移电子标签，具有无源、软性、薄、小、实时测量、成本低等特点，能够完成传统测量无法测量的领域，可用于裂缝测量、工业测量、人体健康测量、卫生巾、纸尿裤、降温贴等。具体的通过利用电子标签在结构被破坏或者靠近人体、液体、金属和电磁屏蔽材料时，会出现可读与不可读状态变化的特征，测量温度、湿度、位移等物理量，不仅结构稳定性好，而且实用性极高。
附图说明
15.图1为本发明实施例1中电子标签的结构图。
16.图2为图1中a区域的放大图。
17.图3为本发明实施例1中电子标签的结构图。
18.图4为本发明实施例2中电子标签的结构图。
19.图5为本发明实施例3中电子标签的结构图。
20.图6为本发明实施例4中电子标签的结构图。
21.图7为本发明实施例5中电子标签的结构图。
22.图8为本发明实施例6中电子标签的结构图。
23.图9为本发明实施例7中电子标签的结构图。
24.图10为本发明实施例8中电子标签的结构图。
25.图11为本发明实施例9中电子标签的结构图。
26.图12为本发明实施例10中电子标签的结构图。
具体实施方式
27.为了便于本领域技术人员理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细描述。
28.请参考图1-3，本发明实施例1包括：一种湿度电子标签，包括自下而上依次排列的由吸水材料制成的伸缩件101、胶层102、以及电子标签结构103。具体的，电子标签结构103包括天线104、电小环天线106和rfid芯片107，天线104通过天线连接端105与电小环天线106连通，天线104与电小环天线106处
于同一平面上，电小环天线106具有断面口108，rfid芯片位于断面口108处并将电小环天线106导通为环形回路。在本实施例中，为设置在电子标签结构单侧的伸缩件，根据实际需要，也可在电子标签结构的两侧都设置伸缩件。
29.当rfid芯片在有金属环境下使用时，由于金属对rfid信号有干扰，当rfid信号射入到金属中，金属会产生趋肤效应，产生热量并反射电磁信号，使rfid本身的信号强度大大降低，致使rfid接收端无法接受电磁信号，所以rfid芯片无法读取。
30.此外，rfid芯片若被贴附于装有水、饮料或药剂等高介电常数物质的瓶上。水对射频信号有吸收作用，水的介电常数在频率为１ｇｈｚ时达到非常之高，大约７０左右，这势必会增大提供给超高频 rfid标签芯片电路的功率最小阈值，同时也会引起标签天线失谐，造成超高频 rfid标签功率传输系数的减小，最终影响标签的读取范围。水的介电常数以及水的损耗正切都会有影响。液体主要改变了超高频 rfid标签天线的谐振频率，距离天线越近，对天线的谐振频率影响越大，导致超高频 rfid标签天线的谐振频率点发生偏移,天线的阻抗匹配很差。综述，液体对射频信号有吸收作用，会降低超高频 rfid标签的读取范围和读取率，标签灵敏度也会降低。标签放置在液体附近时，天线的增益、阻抗等性能参数会改变，引起超高频 rfid标签失谐。
31.因此，rfid芯片在靠近水或金属时，rfid芯片会处于不可读状态，而远离水或金属时，则恢复为可读状态，通过利用rfid芯片的这一特性，再结合吸水材料或热膨胀材料等等，即可用于测定湿度、温度等物理量的变化。
32.具体的，使用吸水材料（吸水后至标签不可读）、水溶材料（水溶后至电小环天线或者电磁屏蔽材料位移可转换为可读不可读）、电磁屏蔽材料（需配合水溶材料和弹性材料，起来屏蔽信号作用）、弹性材料（需配合电磁屏蔽材料和水溶材料）、热膨胀材料（测量湿度用）加上电子标签组成，只要原理一样不管以哪种方式和结构组成都在保护范围内。
33.电小环天线，即环天线，是将一根金属导体绕成一定的形状（如圆形、方形、三角形等），以导体的两端点作为馈电端的辐射结构。环天线可按电尺寸的大小进行分类。绕制环的导体长度远小于自由空间波长的称之为电小环天线。
34.环天线是将一根金属导体绕成一定的形状（如圆形、方形、三角形等），以导体的两端点作为馈电端的辐射结构。环天线可按电尺寸的大小进行分类。绕制环的导体长度远小于自由空间波长的称之为电小环天线；当绕制环的导体长度接近谐振尺寸（环周长接近波长。）时称之为电大环天线，它主要用作定向阵的单元，属谐振型天线。
35.若在天线的适当位置接入负载电阻，使导体上载行波电流，就可构成非谐振型环天线或加载环天线，它具有较宽的频带特性。电小环天线可以等效为由一对等值异号的磁荷所构成的一磁偶极子。设环面的法线方向取作球坐标系的极轴，环中心置于坐标原点。小环天线作接收天线和发射天线时其方向性一致。依据互易原理可知，这是必然的结果。通常环天线可直接用作接收机输入电路的调谐电感，这时接收机输入端得到的电压是环形天线感应电动势的q倍。这里q是调谐回路的品质因数。过去，小环天线主要应用在频率较低的波段作广播接收或测向天线。20世纪70年代以来，它广泛应用于vhf和uhf频率，不仅用作接收天线，也用作发射天线。
36.吸水材料可用高分子吸水树脂或者棉等，热膨胀材料-气体热膨胀系数高于液体，液体高于固体，多个电子标签不同（吸水材料、热膨胀材料）厚度或者材料不同至切换到可
读或者不可读完成时间不同进行量程的区分。
37.在本实施例1及下述其他实施例中，胶层的作用是要把不同材质粘合在一起，除了使用胶之外，还能通过热压机和超声波机等方式进行连接，也属于本发明的保护范围内；本发明实施例中采用的是超高频的电子标签做的结构，基于同样的结构还可以做出高频和nfc类型，也同样属于本发明的保护范围内。
38.请参考图4，本发明实施例2包括：一种位移电子标签，包括电磁屏蔽层201、伸缩件202和电子标签结构203，电子标签结构203临近于电磁屏蔽层201并通过伸缩件202与电磁屏蔽层201间隔开来，伸缩件202由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成，伸缩件202膨胀后可增大电子标签结构203与电磁屏蔽层201的间距，从而改变rfid芯片的可读性。本实施例中的电子标签结构与实施例1中电子标签结构相同，包括天线、电小环天线和rfid芯片，天线与电小环天线处于同一平面上，电小环天线具有断面口，rfid芯片位于断面口处并将电小环天线导通为环形回路。
39.伸缩件202的外周设置有连接结构210，连接结构210包括围闭成空腔的上胶层211、下胶层212和外框胶层213，上胶层211与伸缩件202的上表面贴合，下胶层212与伸缩件202的下表面贴合，外框胶层213则围绕在伸缩件202的侧面。
40.电子标签结构203的外周亦设置有连接结构220，连接结构220包括围闭成空腔的上胶层221、下胶层222和外框胶层223，上胶层221与电子标签结构203的上表面贴合，下胶层222与电子标签结构203的下表面贴合，外框胶层223则围绕在电子标签结构203的侧面。
41.下胶层222与上胶层211之间为中层网状透气层240，上胶层221的上方为上层网状透气层250。
42.请参考图5，本发明实施例3包括：一种位移电子标签，包括电子标签结构301、弹性层302、伸缩件303和电磁屏蔽层304，电子标签结构301临近于电磁屏蔽层304并通过弹性层302与电磁屏蔽层304间隔开来，伸缩件303由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成；伸缩件303膨胀后带动电子标签结构301移动，并挤压弹性层302以使弹性层302变薄，从而减小电子标签结构301与电磁屏蔽层304的间距，从而改变rfid芯片的可读性。本实施例中的电子标签结构与实施例1中电子标签结构相同，包括天线、电小环天线和rfid芯片，天线与电小环天线处于同一平面上，电小环天线具有断面口，rfid芯片位于断面口处并将电小环天线导通为环形回路。
43.伸缩件303的外周设置有连接结构310，连接结构310包括围闭成空腔的上胶层311、下胶层312和外框胶层313，上胶层311与伸缩件303的上表面贴合，下胶层312与伸缩件303的下表面贴合，外框胶层313则围绕在伸缩件303的侧面。电子标签结构301的外周亦设置有连接结构320，连接结构320包括围闭成空腔的上胶层321、下胶层322和外框胶层323，上胶层321与电子标签结构301的上表面贴合，下胶层322与电子标签结构301的下表面贴合，外框胶层323则围绕在电子标签结构301的侧面。
44.下胶层322与上胶层311之间为中层网状透气层340，不同于实施例2，本实施例3中，上胶层321的上方为弹性层302，弹性层302的上方为胶层350，胶层350的上方为上层网状透气层360。
45.请参考图6，本发明实施例4包括：一种电小环天线位移电子标签，包括异面电子标签结构和伸缩件410，通过伸缩件
410将天线和电小环天线间隔开来，伸缩件410由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成，伸缩件410膨胀后可增大天线和电小环天线的间距。异面电子标签结构包括天线401、电小环天线403和rfid芯片404，天线401上的天线连接端402与电小环天线403靠近时可导通rfid芯片404，天线401与电小环天线403处于不同的平面上，电小环天线403具有断面口，rfid芯片404位于断面口处并将电小环天线403导通为环形回路，通过改变天线401与电小环天线403的间距可改变rfid芯片404的可读性。
46.电小环天线403的外周设置有连接结构420，连接结构420包括围闭成空腔的上胶层421、下胶层422和外框胶层423，上胶层421与电小环天线403的上表面贴合，下胶层422与电小环天线403的下表面贴合，外框胶层423则围绕在电小环天线403的侧面。伸缩件410的外周亦设置有连接结构430，连接结构430包括围闭成空腔的上胶层431、下胶层432和外框胶层433，上胶层431与伸缩件410的上表面贴合，下胶层432与伸缩件410的下表面贴合，外框胶层433则围绕在伸缩件410的侧面。
47.下胶层422与上胶层431之间为中层网状透气层440，上胶层421的上方为上层网状透气层450，下胶层432的下方为下层网状透气层460，下层网状透气层460与天线401通过胶层470进行连接。
48.请参考图7，本发明实施例5包括：一种电小环天线位移电子标签，包括异面电子标签结构、弹性层580和伸缩件510，通过弹性层580将电小环天线与天线间隔开来，伸缩件510由吸水膨胀材料或热膨胀材料制成；伸缩件510膨胀后带动电小环天线移动，并挤压弹性层580以使弹性层变薄，从而减小电小环天线与天线的间距。异面电子标签结构包括天线、电小环天线和rfid芯片504，天线501上的天线连接端502与电小环天线503靠近时可导通rfid芯片504，天线501与电小环天线503处于不同的平面上，电小环天线503具有断面口，rfid芯片504位于断面口处并将电小环天线503导通为环形回路，通过改变天线501与电小环天线503的间距可改变rfid芯片504的可读性。
49.电小环天线503的外周设置有连接结构520，连接结构520包括围闭成空腔的上胶层521、下胶层522和外框胶层523，上胶层521与电小环天线503的上表面贴合，下胶层522与电小环天线503的下表面贴合，外框胶层523则围绕在电小环天线503的侧面。伸缩件510的外周亦设置有连接结构530，连接结构530包括围闭成空腔的上胶层531、下胶层532和外框胶层533，上胶层531与伸缩件510的上表面贴合，下胶层532与伸缩件510的下表面贴合，外框胶层533则围绕在伸缩件510的侧面。
50.下胶层522与上胶层531之间为中层网状透气层540，上胶层521的上方为弹性层580，弹性层580的上方为胶层570，胶层570的上方为上层网状透气层550，下胶层532的下方为下层网状透气层560，上层网状透气层550与天线501通过胶层590进行连接。
51.请参考图8，本发明实施例6包括：一种拉伸位移电子标签，包括电子标签结构601、弹性件602、伸缩件603、以及双层电磁屏蔽层，双层电磁屏蔽层具体包括上层电磁屏蔽层604和下层电磁屏蔽层605，所述伸缩件603由热膨胀材料或水溶材料制成，所述电子标签结构601通过伸缩件603与弹性件602的共同作用而进入或离开双层电磁屏蔽层，从而改变rfid芯片的可读性，在其他实施例中，双层磁屏蔽层也可以更换为单层磁屏蔽层。
52.上层电磁屏蔽层604和下层电磁屏蔽层605通过胶层连接为一个具有空腔的外壳，电子标签结构601设置在该空腔中，电子标签结构601下表面与下层电磁屏蔽层605接触并和相对于下层电磁屏蔽层605进行滑动，电子标签结构601上表面通过胶层与伸缩件603连接，伸缩件603一端部通过胶层与弹性件602连接、另一端部通过胶层与被测物连接，弹性件602一端部通过胶层与上层电磁屏蔽层604。在其他实施例中，弹性件初始处于拉伸状态，伸缩件遇水断开或者软化，致弹性件收缩使电子标签或电小环天线位移，伸缩件用不同的材料就可以测量不同的物理量，除了测量位移和温湿度外，其他物理量测量也可依据该变化进行，也在本发明的保护范围内。
53.请参考图9，本发明实施例7包括：一种拉伸位移电子标签，包括电子标签结构701、弹性件702、伸缩件703、以及双层电磁屏蔽层，双层电磁屏蔽层具体包括上层电磁屏蔽层704和下层电磁屏蔽层705，所述伸缩件703由热膨胀材料或水溶材料制成，所述电子标签结构701通过伸缩件703与弹性件702的共同作用而进入或离开双层电磁屏蔽层，从而改变rfid芯片的可读性，在其他实施例中，双层磁屏蔽层也可以更换为单层磁屏蔽层。
54.上层电磁屏蔽层704和下层电磁屏蔽层705通过胶层连接为一个具有空腔的外壳，电子标签结构701设置在该空腔外但可移动至空腔中；当电子标签结构701移动至空腔中时，电子标签结构701下表面与下层电磁屏蔽层705接触并和相对于下层电磁屏蔽层705进行滑动，电子标签结构701上表面通过胶层与伸缩件703连接，伸缩件703一端部通过胶层与弹性件702连接、另一端部通过胶层与被测物连接，弹性件702一端部通过胶层与上层电磁屏蔽层704。
55.请参考图10，本发明实施例8包括：一种电小环天线拉伸位移电子标签，包括异面电子标签结构、弹性件801、伸缩件802、以及双层基底框架，双层基底框架具体包括上基底803和下基底804，所述伸缩件由热膨胀材料或水溶材料制成，电小环天线通过伸缩件与弹性件的共同作用而靠近或远离天线，从而改变rfid芯片的可读性。异面电子标签结构包括天线805、电小环天线和rfid芯片，天线805与电小环天线806处于不同的平面上，通过改变天线805和电小环天线806的间距可改变rfid芯片的可读性。初始状态下，天线和电小环天线相互靠近，rfid芯片处于可读状态，初始状态下，伸缩件拉着弹性件，伸缩件由热膨胀材料或水溶材料制成，热膨胀材料遇热膨胀，水溶材料遇到水溶解，从而改变弹性件的拉伸状态，进而改变电小环天线的位置，使电小环天线远离天线，从而改变rfid芯片为不可读状态。通过可读与不可读状态的变化，测量温度、湿度等物理量。
56.请参考图11，本发明实施例9包括：一种电小环天线拉伸位移电子标签，包括异面电子标签结构、弹性件901、伸缩件902、以及双层基底框架，双层基底框架具体包括上基底903和下基底904，所述伸缩件由热膨胀材料或水溶材料制成。异面电子标签结构包括天线905、电小环天线906和rfid芯片，天线905与电小环天线906处于不同的平面上，通过改变天线905和电小环天线906的间距可改变rfid芯片的可读性。初始状态下，天线905和电小环天线906相互远离，rfid芯片处于不可读状态，初始状态下，伸缩件拉着弹性件，伸缩件由热膨胀材料或水溶材料制成，热膨胀材料遇热膨胀，水溶材料遇到水溶解，从而改变弹性件的拉伸状态，进而改变电小环天线的位
置，使电小环天线靠近天线，从而改变rfid芯片为可读状态。通过可读与不可读状态的变化，测量温度、湿度等物理量。
57.在其他实施例中，把伸缩件做成可溶解收缩件可致电子标签或电小环天线位移进而产生可读与不可读状态，可溶解收缩件可使用水溶性聚乙烯醇制作而成，水溶性聚乙烯醇可以做成薄膜，也可以加入纤维做成布料，还可以做成固体。
58.请参考图12，本发明实施例10包括：类似于上述实施例，本实施例通过圆管结构来改变电子标签或电小环天线的位置，致电子标签或电小环天线位移进而产生可读与不可读状态，以实现物理量的测量。圆管结构包括位于中心的弹性件1001、环绕在弹性件1001外周的固定环1002、以及包裹在固定环1002外周的收缩件1003，其中收缩件1003采用水溶解材料或水软化材料，以改变电子标签或电小环天线的位置，实现测量湿度。此外，收缩件1003还可以采用热胀冷缩材料，温度变化可使收缩件膨胀或缩小，可致电子标签或电小环天线位移进而产生可读与不可读状态，测定温度。通过在本发明电子标签的前面增加多一个普通电子标签，用来识别电子标签是否在读写器读取范围内。
59.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
60.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
61.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。