《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》2024年第40卷第18期刊載了安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位時(shí)國(guó)龍、胡國(guó)平、蔡家柱、馬文濤、丁鼎與武文輝的論文——“面向畜禽場(chǎng)景氨氣檢測(cè)的無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽研制及應(yīng)用”。該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：62303018）等資助。

引文信息：時(shí)國(guó)龍，胡國(guó)平，蔡家柱，等. 面向畜禽場(chǎng)景氨氣檢測(cè)的無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽研制及應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2024，40(18)：202-209. 

DOI:  10.11975/j.issn.1002-6819.202402048

研究目的與方法：

氨氣是畜禽場(chǎng)景中的主要有害氣體之一，針對(duì)有源傳感器不適于電路有線連接受限的畜禽場(chǎng)景問(wèn)題，該研究基于高頻電磁仿真軟件（high frequency structure simulator，HFSS）設(shè)計(jì)了無(wú)源傳感器仿真模型，選擇聚酰亞胺（polyimide，PI）作為基板材料，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)研制了基于射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）原理的無(wú)源氨氣傳感標(biāo)簽。通過(guò)對(duì)氨氣無(wú)源檢測(cè)原理的解析，選擇了具有高表面積的碳納米管作為氨氣敏感材料，推導(dǎo)了通過(guò)測(cè)量射頻接收功率變化實(shí)現(xiàn)無(wú)源檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型；考慮諧振頻率的動(dòng)態(tài)調(diào)整，無(wú)源RFID傳感標(biāo)簽采用開(kāi)口間隙可調(diào)的裂環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析傳輸系數(shù)的變化對(duì)RFID傳感標(biāo)簽的檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行模擬；搭建了用于實(shí)驗(yàn)室和畜禽場(chǎng)景氨氣檢測(cè)的射頻測(cè)試系統(tǒng)，圍繞功率反射系數(shù)、諧振頻率、傳輸系數(shù)開(kāi)展測(cè)試分析。

結(jié)果與結(jié)論：

試驗(yàn)結(jié)果表明，該標(biāo)簽檢測(cè)效率易受到到二氧化碳、溫濕度因素的影響，由于人工切割、基板變形、環(huán)境干擾等因素，實(shí)物標(biāo)簽的諧振頻率與2.4 GHz的仿真諧振頻率之間存在0.05 GHz左右的偏差，傳感標(biāo)簽的靈敏度約為15 MHz·L/mg，最大閱讀距離為24 cm，相比于商用氨氣傳感器，該傳感標(biāo)簽在使用壽命、響應(yīng)時(shí)間方面有明顯優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果為畜禽場(chǎng)景的氨氣無(wú)源檢測(cè)提供了有效的理論和實(shí)踐依據(jù)。