RFID系统简介:RFID标签和读写器的工作原理

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什么是RFID系统?

RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别)系统是一种通过无线电波进行自动识别和资料捕捉的技术。该系统主要由两部分组成:RFID标签和读写器。RFID系统可以在不接触物体的情况下实现快速、高效的识别和追踪,广泛应用于仓储物流、供应链管理、医疗、零售等领域。

RFID标签的工作原理

RFID标签是RFID系统的核心组成部分,通常由天线和晶片组成。根据其供电方式,RFID标签分为无源标签和有源标签。

1.无源标签:

  • 工作原理:无源标签没有内部电源,它通过捕获读写器发出的射频信号获得能量,然后利用这部分能量启动晶片并发送资料。
  • 信号传输:当无源标签进入读写器的电磁场时,标签的天线接收射频信号,将其转化为电能启动晶片。然后,标签通过反向散射技术将存储的资料反射回读写器。
  • 应用场景:由于无源标签成本低、体积小,适用于物流、零售和门禁系统等需要近距离识别的应用。

2.有源标签

  • 工作原理:有源标签内置电池,能够主动发送信号给读写器,因此具有更长的读取距离。
  • 信号传输:有源标签定期发送信号,读写器接收这些信号并读取标签上的资料。
  • 应用场景:有源标签适用于需要远距离识别的应用,如车辆管理、资产追踪和环境监测。

RFID读写器的工作原理

RFID读写器负责与RFID标签通信,读取或写入标签资料。其工作原理如下:

  1. 信号发射:
    o 读写器通过天线发射射频信号,形成一个电磁场。
    o 这个电磁场用于启动无源标签,并与有源标签进行通信。
  2. 资料接收:
    o 标签进入读写器的电磁场后,被启动并发送资料。
    o 读写器接收标签发出的射频信号,并将其转换为数位资料。
  3. 资料处理:
    o 读写器将接收到的标签资料传输给后台系统进行进一步处理和分析,实现物品的识别和追踪。

RFID频段及其应用

RFID系统根据频段的不同可分为低频(LF)、高频(HF)和超高频(UHF)以及微波(Microwave)四种类型。每种频段有不同的应用场景和特点:

  1. 低频 (LF):频段为30 kHz至300 kHz,常用频率为125 kHz和134.2 kHz。适用于近距离(<0.5米)识别,如动物识别和门禁控制。
    • 特点:穿透力强,对金属和水有较好的适应性,传输速率较低。
  2. 高频 (HF):频段为3 MHz至30 MHz,常用频率为13.56 MHz。应用于图书馆管理、电子票务和智慧卡系统。
    • 特点:读取距离一般在10厘米至1米之间,传输速率适中,抗干扰能力较强。
  3. 超高频 (UHF):频段为300 MHz至3 GHz,常用频率为860 MHz至960 MHz。广泛用于供应链管理、仓储物流和零售业。
    • 特点:读取距离较远(1米至12米),传输速率高,但对金属和液体环境较敏感。
  4. 微波 (Microwave):频段为2.4 GHz至2.5 GHz和5.8 GHz。主要应用于高速公路不停车收费系统(ETC)和车辆识别。
    • 特点:读取距离远,传输速率高,但容易受环境影响。

SO/IEC 标准

ISO/IEC 18000 系列:这是一套定义RFID技术空中介面协定的标准,涵盖了不同频段的RFID系统:

  • o ISO/IEC 18000-1:RFID空中介面的基础定义
    o ISO/IEC 18000-2:低频 (LF) 频段(135 kHz 以下)
    o ISO/IEC 18000-3:高频 (HF) 频段(13.56 MHz)
    o ISO/IEC 18000-4:微波频段(2.45 GHz)
    o ISO/IEC 18000-6:超高频 (UHF) 频段(860-960 MHz)
    o ISO/IEC 18000-7:433 MHz 频段

RFID系统的优点

  1. 非接触识别:RFID技术不需要物理接触即可识别物品,提高了操作便利性和速度。
  2. 快速读取:读写器可以同时读取多个RFID标签的资料,大大提高了识别效率。
  3. 远距离识别:特别是有源标签,识别距离可达数十米甚至更远。
  4. 耐环境性强:RFID标签可以封装在各种材料中,适应恶劣环境,具有较强的耐久性。

RFID系统的应用场景

  1. 仓储物流:RFID技术用于货物的自动识别和库存管理,提高仓储效率和准确性。
  2. 供应链管理:实现对产品从生产到销售各个环节的即时跟踪和管理。
  3. 医疗领域:病人身份识别、药品追踪、医疗设备管理等。
  4. 零售业:商品防盗、库存管理和自动结算。
  5. 交通运输:车辆识别、电子收费和智慧交通管理。

结论

RFID系统以其高效、可靠和便捷的特点,在多个行业中得到了广泛应用。了解RFID标签和读写器的工作原理,以及不同频段的应用场景,有助于我们更好地利用这项技术,提升各类应用场景中的管理和操作效率。

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网站总编:吴丽英 Ameko Wu

内容审核:翁圣杰 Mick Weng