生鲜农产品易发生品质劣变,其中氨气是反映其品质变化的重要检测指标。针对传统有芯片氨气传感器电路设计复杂、寿命有限问题,设计了一种无芯片射频识别(Radio frequency identification,RFID)氨气传感器,用于生鲜农产品挥发性氨气检测...生鲜农产品易发生品质劣变,其中氨气是反映其品质变化的重要检测指标。针对传统有芯片氨气传感器电路设计复杂、寿命有限问题,设计了一种无芯片射频识别(Radio frequency identification,RFID)氨气传感器,用于生鲜农产品挥发性氨气检测。首先,基于高频电磁仿真软件(High frequency structure simulator,HFSS)设计了微带贴片天线结构,研究了传感器天线的电磁场分布、回波损耗S11和极化特性,通过在微带天线上加载金属短路和寄生单元优化了传感器结构;采用激光雕刻技术制备传感器标签,并选择了在室温下对氨气具有良好选择性的ZnO/TiO_(2)纳米复合材料,将其喷涂在微带天线表面辐射单元上;其次,结合氨气射频检测原理,搭建了基于无芯片RFID的生鲜农产品挥发性氨气测试系统,分析了传感器的交叉敏感性和低温高湿环境下的稳定性,最后,对实际测试结果进行了主成分分析和Pearson相关分析。试验结果表明,该无芯片RFID传感器中心谐振频率为2.25 GHz,加载金属短路后增益提升0.13 dB,在实验室氨气质量浓度0~100 mg/L环境下灵敏度达到0.11 dB·L/mg,实际测试过程中,鸡肉氨气传感响应值较高,为9.0 dB;虾肉氨传感响应值较低,为4.5 dB。此外,传感器检测响应能有效区分干扰气体(H_(2)S、CO_(2)、CH_(4)、C2H5OH),相关系数绝对均值均小于0.5;在低温高湿环境下,传感器能够有效完成氨气检测,且稳定性良好。展开更多
传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作...传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作为湿敏材料,使用遗传算法和HFSS射频仿真软件来设计并优化传感器结构。以喷墨打印技术制作传感器样品,采用滴涂法在传感器表面分别制备了5%、10%、15%三种质量浓度比的PVA薄膜。湿敏特性仿真及测试结果一致表明:PVA与纸基底协同作用可显著提高传感器灵敏度。随PVA浓度增加灵敏度增加,15%PVA传感器灵敏度最高,高湿灵敏度达到12.22 MHz/%RH,但随PVA浓度增加恢复特性变差,5%PVA湿度传感器具有良好的恢复特性,恢复度达83.87%。通过长期多次实验验证了PVA纸基湿度传感器具有良好的温度稳定性与中长期稳定性。与同类研究成果对比,文中设计在感湿范围及灵敏度方面有优势且制造工艺更简单,为低成本湿度传感器的大规模使用提供了可能。展开更多
文摘传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作为湿敏材料,使用遗传算法和HFSS射频仿真软件来设计并优化传感器结构。以喷墨打印技术制作传感器样品,采用滴涂法在传感器表面分别制备了5%、10%、15%三种质量浓度比的PVA薄膜。湿敏特性仿真及测试结果一致表明:PVA与纸基底协同作用可显著提高传感器灵敏度。随PVA浓度增加灵敏度增加,15%PVA传感器灵敏度最高,高湿灵敏度达到12.22 MHz/%RH,但随PVA浓度增加恢复特性变差,5%PVA湿度传感器具有良好的恢复特性,恢复度达83.87%。通过长期多次实验验证了PVA纸基湿度传感器具有良好的温度稳定性与中长期稳定性。与同类研究成果对比,文中设计在感湿范围及灵敏度方面有优势且制造工艺更简单,为低成本湿度传感器的大规模使用提供了可能。
