一种球形射频标签、射频标签系统和制作方法与流程

1.本发明涉及电子标签技术领域，特别涉及一种球形射频标签、射频标签系统和制作方法。


背景技术：

2.射频识别(rfid：radio frequency identification)，又称射频标签，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，rfid技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。
3.在工业应用中，比如电力、石油采矿等领域，常用射频标签来记录设备或电缆的信息，这些设备位于不方便检测的位置比如地下，或者可能发生危险的区域，此时，需要通过射频标签读取设备间隔一定距离完成设备信息的读取，为了保证射频信号读取的可靠性，对于射频标签的结构和性能有了较高的要求。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种球形射频标签、射频标签系统和制作方法。
5.第一方面，本发明实施例提供一种球形射频标签，包括：外球和位于所述外球中的内球；
6.所述内球和外球之间填充有悬浮液，内球通过所述悬浮液悬浮于所述外球的内部空腔内；
7.所述内球内设置有柱状的铁氧体和铁氧体连接的标签电路；
8.所述内球中的铁氧体的重心位于所述内球的形心的下方，以使得所述铁氧体在所述内球的悬浮状态下保持于垂直的状态。
9.在一个实施例中，所述内球在所述悬浮液中且所述铁氧体处于垂直状态下的重心，低于所述内球在所述悬浮液中其他状态下的所述铁氧体的重心。
10.在一个实施例中，球形射频标签，还包括：缓冲垫；所述缓冲垫的上端连接于所述第一下盖的底部，所述缓冲垫的下端为球形面。
11.在一个实施例中，所述缓冲垫表面上开设有多个腰形孔。
12.在一个实施例中，所述内球，包括：第一上盖与第一上盖连接的第一下盖，所述第一上盖为半球形，所述第一下盖为圆台形，所述第一下盖与第一上盖连接部分的半径，大于所述第一下盖底部半径。
13.在一个实施例中，所述第一上盖与第一下盖连接的部分采用弧形过渡。
14.在一个实施例中，所述第一上盖和第一下盖通过热熔胶粘接。
15.在一个实施例中，所述内球的第一下盖内设置有用于固定所述铁氧体的安装支
架；所述安装支架为网格形支架。
16.在一个实施例中，所述外球和内球之间的悬浮液的液面高度为外球内空腔总高度的1/3。
17.在一个实施例中，所述外球包括：第二上盖和第二下盖；所述第二上盖和第二下盖连接，且均为半球形。
18.在一个实施例中，所述第二上盖的顶端开设有连通所述外球内部空腔的孔，所述孔开口封闭；所述孔用于在所述球形射频标签制作过程中，通过所述开口向所述外球内注入所述悬浮液。
19.在一个实施例中，所述内球和所述外球的材料为尼龙66和玻纤的复合材料；所述玻纤和尼龙66的配比为7:3。
20.在一个实施例中，所述第二上盖和/或第二下盖的边缘还设置有绑带扣。
21.第二方面，本发明实施例提供一种射频标签系统，包括：至少一个如前述的球形射频标签和射频标签读取设备。
22.第三方面，本发明实施例提供一种制作如前述的球形射频标签的方法，包括：
23.制作铁氧体，并在所述铁氧体的外部绕线；连接铁氧体和射频电路；
24.将铁氧体和射频电路固定于所述内球中，并封闭所述内球；
25.将所述内球装入所述外球中，并通过所述外球的第二上盖顶端的孔，向所述内球和外球之间注入悬浮液；
26.封闭所述外球的第二上盖顶端的孔。
27.在一个实施例中，封闭所述内球，包括：将第一上盖和第一下盖扣合，并采用热熔胶，粘合所述第一上盖和第一下盖。
28.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
29.本发明实施例提供的球形射频标签，其结构利用了悬浮和铁氧体重心低于内球形心的原理，使得内球中的柱状铁氧体在射频标签发生运动、振动等外界干扰的状态下，始终保持于垂直的状态，使得铁氧体连接的射频电路也稳定保持于同一个姿态，保证了信息读取的可靠性。
30.另外，球形射频标签的内球和外球采用尼龙复合的材质，在耐酸碱、高低温的同时，也保证了其结构的稳定性。
31.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
32.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
33.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
34.图1为本发明实施例中球形射频标签的整体外形图；
35.图2为本发明实施例中球形射频标签沿a-a方向的剖面图；
36.图3为本发明实施例中球形射频标签的爆炸图；
37.图4为本发明实施例中球形射频标签的缓冲垫的结构示意图；
38.图5为本发明实施例中球形射频标签的制作工艺流程图。
具体实施方式
39.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
40.本发明实施例提供的一种球形射频标签1，参照图1-图3所示，包括：外球11和位于外球11中的内球12；其中：
41.内球12和外球11之间填充有悬浮液(未示意出)，内球12通过悬浮液悬浮于外球11的内部空腔内；
42.内球12内设置有柱状的铁氧体13和铁氧体13连接的标签电路(图中未示意出)；
43.所述内球12中的铁氧体13的重心位于内球12的形心的下方，以使得铁氧体13在所述内球12的悬浮状态下保持于垂直的状态。
44.本发明实施例提供的球形射频标签，其结构利用了悬浮和铁氧体重心低于内球形心的原理，使得内球中的柱状铁氧体在射频标签发生运动、振动等外界干扰的状态下，始终保持于垂直的状态，使得铁氧体连接的射频电路也稳定保持于同一个姿态，保证了信息读取的可靠性。
45.在本发明实施例中，悬浮液可以采用多种具有性质稳定、耐高低温的液体，保证液体在较高温度和较低温度不会使射频标签产生裂纹，并且与外球和内球的材质不会发生化学反应。例如采用乙二醇等，它具有沸点高，冰点低的特点。当然，本发明实施例并不限于此种液体。
46.进一步地，所述内球12在所述悬浮液中且所述铁氧体13处于垂直状态下所述铁氧体13的重心，低于所述内球12在所述悬浮液中其他状态下的所述铁氧体13的重心。
47.在悬浮液中，不管内球如何波动，翻转，其姿态发生变化，其内球中的铁氧体的处于垂直状态下的重心，低于其他姿态下的铁氧体的重心所处的位置，那么，铁氧体会在外部干扰力消失后，立刻恢复到垂直的姿态，保持状态稳定，则可以更好地保持内球中铁氧体和铁氧体连接的射频电路的姿态，方便射频标签读取设备的读取。
48.参照图2和图3所示，在本发明实施例中，以下为了区分，将内球12的上盖和下盖分别称为第一上盖121和第一下盖122，将外球11的上盖和下盖分别称为第二上盖111和第二下盖112。
49.进一步地，本发明实施例提供的球形射频标签，参照图2和3所示，还包括：缓冲垫14；其中，缓冲垫14的上端连接于第一下盖的底部，缓冲垫14的下端为球形面。
50.在球形射频标签在受到比如撞击、剧烈的摇晃等外力干扰的状态下，其底部可能会撞击到外球11的内壁，为了避免内球12的结构受到损伤，本发明实施例中在内球12第一下盖122的底部还设置有缓冲垫14。
51.缓冲垫14采用弹性物质制成，以保证缓冲的效果，比如采用塑胶材料。
52.进一步地，参照图4所示，缓冲垫14表面上开设有多个腰形孔18。缓冲垫14上开设
有多个腰形孔，可以在保证缓冲作用的同时，减轻缓冲垫14自身的重量。
53.在一个实施例中，参照图所示，内球12，包括：第一上盖121与第一上盖121连接的第一下盖122，所述第一上盖121为半球形，所述第一下盖122为圆台形，所述第一下盖122与第一上盖121连接部分的半径，大于所述第一下盖122底部半径。
54.参照图2所示，内球12的第一下盖122为半径逐渐缩小的圆台形。
55.所述第一上盖121与第一下盖122连接的部分采用弧形过渡。
56.为了保证内球12的密封性，所述第一上盖121和第一下盖122通过热熔胶粘接。
57.在第一上盖121和第一下盖122采用扣合的方式连接，在第一上盖121上有槽，第一下盖122上有凸起，第一上盖121和第一下盖122通过槽和凸起的卡合实现扣合。或者反过来，第一上盖121上有凸起，第一下盖122上有槽，本发明实施例对采用何种扣合方式不做限定。
58.参照图3所示，球形射频标签，内球12的第一下盖122内设置有用于固定铁氧体13的安装支架15；安装支架15为网格形支架。
59.内球12的第一上盖121内，还可设置有环状的限位圈(图中未示意出)，能够一定程度对铁氧体在内球中的位置进行限位。其作用于所述网格形支架类似。
60.本发明实施例并不限于上述方式，能够固定铁氧体的任何方式均可。
61.在一个实施例中，外球11和内球12之间的悬浮液的液面高度为外球11内空腔总高度的1/3。
62.进一步地，参照图1、2和3所示，所述外球11包括：第二上盖111和第二下盖112；其中，第二上盖111和第二下盖112连接，且均为半球形。
63.外球的第二上盖111和第二下盖112的连接方式与内球类似，也可以采用热熔胶的方实现第二上盖111和第二下盖112之间的密封。
64.在一个实施例中，上述球形射频标签中，第二上盖111的顶端开设有连通外球11内部空腔的孔16，孔16开口封闭；该孔16用于在球形射频标签制作过程中，通过开口向外球内注入悬浮液。
65.第二上盖111的顶端的孔是为了在制作过程中向外球11内部灌注悬浮液使用，因此，在射频标签制作完成后，该孔处于被封堵的状态。
66.上述内球12的第一上盖121、第一下盖122，以及外球11的第二上盖111和第二下盖112，均可采用一体成型的工艺制作。
67.为了适应设备所处的环境要求，在一个实施例中，外球11和内球12的材质可采用耐高温、耐腐蚀、稳定性较强的材料。
68.比如耐温100℃高温，比如耐-40℃低温，内球和所述外球的材料可采用改良后的尼龙材料，比如尼龙66(聚己二酰己二胺)和玻纤的复合材料；玻纤和尼龙66的配比为7:3等等。
69.上述材质能够保证球形射频标签耐酸碱、耐腐蚀的同时，保证其结构强度。
70.进一步地，第二上盖111和/或第二下盖112的边缘还设置有绑带扣17。
71.绑带扣方便将射频标签通过绑带，安装在管道的侧壁、地下、挂载在电缆上等等，具体的绑定的方式可根据实际使用环境来调整。
72.本发明实施例还提供了一种射频标签系统，包括：至少一个如前述的球形射频标
签和射频标签读取设备。
73.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种制作如前述球形射频标签的方法。
74.本发明实施例还提供了一种制作如前述球形射频标签的方法，参照图5所示，包括下述步骤：
75.s51、制作铁氧体，并在所述铁氧体的外部绕线；连接铁氧体和射频电路；
76.铁氧体外部绕线后，焊接于射频电路的pcb板上，并对pcb板进行频段测试，测试合格之后，才会将铁氧体和pcb板封装在内球当中。
77.s52、将铁氧体和射频电路固定于所述内球中，并封闭内球；
78.在一个实施例中，本步骤将第一上盖和第一下盖扣合，并采用热熔胶，粘合第一上盖和第一下盖；
79.第一上盖和第一下盖之间，通过热熔胶进行粘合，可提升内球的密封性。
80.s53、将所述内球装入所述外球中，并通过外球的第二上盖顶端的孔，向内球和外球之间注入悬浮液；
81.s54、封闭外球的第二上盖顶端的孔。
82.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。