CN115099257B 一种集成多频天线和能量采集的柔性环境监测装置与方法 （中国农业大学）

一种集成多频天线和能量采集的柔性环境本发明涉及一种集成多频天线和能量采集制模块在能量采集模块正常供电的情况下驱动传感模块采集信息并通过射频信息传输模块向2所述能量采集模块用于采集自然能量和/或射频能量并进行存储和供电；所述射频能数传感模块用于实时采集环境数据并传输至数据处理与控制模块用于后续数据处理分析监测装置的正常运行；所述射频信息传输模块用于实现客户端与传感监测装置的实时互所述能量采集模块包括太阳能采集子模块和射频能量采所述射频能量采集子模块采集从所述客户端发射到达所述HF芯片的能量的传输效率31为发射天线与接收天线间散射参数，S23S为发射天线电源端电阻，RTx为发射天线等效电通过匹配网络中的电容电阻与所述HF天线组成RLC所述射频信息传输模块通过射频传输技术接收所述客户端传输的监测指令并采集所所述数据处理与控制模块控制整个监测装置存在三种工作状态：工所述太阳能采集子模块包括依次连接的光照检测器、太阳能电池、超级述太阳能电池发送采集信号；所述太阳能电池用于将采集到的光能转换为电能并进行存所述射频能量采集子模块用于在光照不满足太阳能感应层采集光照能量导致电压监控器监测超级电容器电压无法满足传感器工作电压时，通过射频能量采集技术采集射频能量，所述微控制器用于接收射频信息传输模块的信息，并向所述多参数传器用于对信息进行放大和滤波；所述AD转换器用于对放大和滤波后的传感信息进行转换，并将转换后的信息通过所述射频信息传输模块传输通过喷墨打印技术将所述温度传感器、所述湿度传感器、所述氨气传利用喷墨打印将第一层的互连电路及NFC天线打印出来并在电热恒温干燥箱中在1004采用点胶法在第一层上需要叠加的位置上覆盖厚度为100μm光固化后在电热恒温干燥箱中在80℃下固化30min；在绝缘层上打印制备设计好的互连导线，并根据各电子元器所述NFC通讯模块用于向所述能量采集模块发送能量采集信息；所述RFID读写器用于中心、所述用户交互模块及所述显示模块用于根据传感的信息进行实时互动和可视化显当多参数传感模块被所述数据处理与控制模块唤醒进行数据采集与传输时处于工作状态，当射频传输模块受所述数据处理与控制模块控制通过反向散射与客户端进行信息交9.集成多频天线和能量采集的柔性环境监测方法，应用于权利要求1-8中任一项所述利用客户端的NFC通讯模块向射频能量采集模块发送能量采集信号，HF天线通过谐振的射频能量通过整流电路转换为直流电并通过升压电路将微弱的直流电放大实现升压处理并通过射频信息传输模块反馈回客户端显示模块实时显示并将异常信息发送至用户交互模块以提醒用户；在数据传输完成后，将多参数传感模块、数据处理与控56[0003]如何改善传感监测装置尺寸、重量并进行长期安全有效地供电是一项很大的挑[0007]所述能量采集模块分别与所述数据处理与控制模块和所述多参数传感模块连接，所述能量采集模块用于采集自然能量和/或射频能量并进行存储和供电；所述射频能量通输至数据处理与控制模块用于后续数据处理分析与传输显示；所述数据处理与控制模块、7光照不满足太阳能感应层采集光照能量导致电压监控器监测超级电容器电压无法满足传[0012]优选地，从所述客户端发射的能量到达所述HF芯片采集到的能量传输效率为：[0013]其中，S31为发射天线与接收天线间散射参数，S21为发射天线与谐振器间散射参8器用于对信息进行放大和滤波；所述AD转换器用于对放大和滤波后的传感信息进行转换，并将转换后的信息通过所述射频信息传输模块传输[0022]使用纳米银墨水利用喷墨打印将第一层的互连电路及NFC天线打印出来并在电热[0023]采用点胶法在第一层上需要叠加的位置上覆盖厚度为100μm的绝缘墨水，使用365nmUV光固化后在电热恒温干燥箱中在80℃下固化30min；[0032]所述NFC通讯模块用于向所述能量采集模块发送能量采集信息；所述RFID读写器9数据处理与控制模块并为所述数据处理与控制模块决定何种工作状态提供能量信息基础，[0035]利用客户端的NFC通讯模块向射频能量采集模块发送能量采集信号，HF天线通过采集的射频能量通过整流电路转换为直流电并通过升压电路将微弱的直流电放大实现升换处理并通过射频信息传输模块反馈回客户端显示模块实时显示并将异常信息发送至用户交互模块以提醒用户；理与控制模块开启。块均通过柔性打印技术打印在柔性PET基底上；所述能量采集模块分别与所述数据处理与控制模块和所述多参数传感模块连接，所述能量采集模块用于采集自然能量和/或射频能正常供电的情况下驱动传感模块采集信息并通过射频信息传输模块向客户端反馈实时环[0047]本发明的目的是提供一种集成多频天线和能量采集的柔理与控制模块在能量采集模块正常供电的情况下驱动传感模块采集信息并通过射频信息块、所述射频信息传输模块和所述数据处理与控制模块均通过柔性打印技术打印在柔性[0051]所述能量采集模块分别与所述数据处理与控制模块和所所述能量采集模块用于采集自然能量和/或射频能量并进行存储和供电；所述射频能量通制模块均通过柔性打印技术打印在柔性PET基底上，并采用封装技术以适应冷链过程低温涂活性层溶液，100℃退火10min得到光吸收层；然后再刮涂SOLA-TH302溶液，120℃退火15min得到空穴传输层，最后通过喷墨打印技术打印上叉指电极，即可得到柔性太阳能电谐振角频率，Qi分别表示发射端、谐振器及接收端处品质因[0062]所述发射端、所述谐振器和所述接收端在13.56MHz频率处2和I3的计算公式为：[0066]其中，S31为发射天线与接收天线间散射参数，S21为发射天线与谐振器间散射参32为谐振器与接收天线间散射参数；[0067]通过匹配网络中的电容电阻与HF天线组成RLC谐振电路实现所有射频能量的最高管理器(MAX6433)进行升压处理并将采集到的[0075]所述数据处理与控制模块通过SPI串口通信与射频模块及传感模块建立连接，包的具体制备流程包括：使用纳米银墨水利用喷墨打印将第一层的互连电路及NFC天线打印印技术打印在柔性PET基底上首先通过喷墨打印技术将设计的传感电极打印在柔性PET薄膜并在120℃下烧结30min，然后通过将各敏感指标感应层刮涂在柔性电极上并在120℃下[0080]所述射频信息传输模块通过射频传输技术接收客户端传输的监测指令并采集其作电流大约为20mA/ms；当射频传输模块受数据处理与控制模块控制通过反向散射与客户态时则处于低功耗睡眠状态，所有模块仅保留诸如计时器基本功能，其工作电流大约为[0083]所述NFC通讯模块用于向所述能量采集模块发送能量采集信息；所述RFID读写器[0085]首先利用客户端的NFC通讯模块向射频能量采集模块发送能量采集信号，HF天线通过谐振器提高能量采集效率，HF