面向牛奶新鲜度检测的RFID平面螺旋线圈研究与仿真

摘要

牛奶是日常生活中一种常见的营养来源，但关于牛奶质量的问题频频曝光。现有的牛奶检测技术具有接触测量、检测仪器体积大、检测成本高、需要专业操作人员等缺点。市场需求一种快速检测牛奶新鲜度的技术。本课题所研究的使用射频识别（Radio Frequency Identify，RFID）技术检测牛奶新鲜度的方法，具有无源、低成本制造、可选择的响应、非接触测量和体积小的特点。
　　本文从理论、仿真和实验等方面，研究了牛奶在存储过程中，其对射频识别天线工作频率的影响，同时设计并实现了用于管理牛奶信息的射频识别系统。
　　在理论上建立了射频天线在牛奶环境下耦合时的集总电路模型。标签贴于牛奶盒表面时，标签与牛奶盒及牛奶之间会产生寄生电容，这种寄生电容与牛奶的介电性能有直接相关。当牛奶的介电性能发生改变时，寄生电容随之改变，最终导致天线的工作频率发生偏移。通过全波三维电磁仿真软件HFSS（High Frequency Structure Simulator）进行天线仿真，提出了一种通过提高天线耦合效率对牛奶变质反应灵敏的天线设计方法，并设计了13.56MHz的RFID线圈天线，建立了牛奶的基本电磁场模型，对不同介电性能的牛奶在RFID射频磁场中的特性进行了分析。实验中使用矢量网络分析仪和一对射频识别天线对牛奶新鲜度进行检测。理论建模、仿真建模与实验结果表明在常温下储存牛奶介电特性不断发生变化时，天线工作的谐振频率逐渐增大；在牛奶介电性能几乎不再发生变化时，谐振频率偏移也趋于平稳。
　　本文的研究结果为使用射频识别技术检测牛奶新鲜度的研究提供了理论依据与参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2牛奶新鲜度检测方法和现状

1.3本课题难点

1.4本文主要研究内容及结构安排

第二章 RFID系统工作原理与牛奶新鲜度检测基础原理

2.1 RFID的工作原理

2.2利用RFID检测牛奶新鲜度的基础原理

第三章 RFID检测牛奶新鲜度的理论分析与实验研究

3.1 RFID检测牛奶新鲜度的模型分析

3.2测量牛奶的可行性的实验验证

3.3小结

第四章 用于测量牛奶新鲜度 RFID天线的设计与仿真

4.1天线设计

4.2天线检测牛奶新鲜度的仿真

4.3天线检测牛奶新鲜度的集总电路模型结果分析

4.4小结

第五章 RFID平台的设计

5.1 RFID阅读器硬件的设计

5.2 RFID平台软件的设计

5.3小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

附录1

附录2

附录3

致谢

攻读学位期间发表的学术论文