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论RFID电子标签质量测试的最佳实践

  • 时间:2023-06-08
  • 作者:鸿陆技术
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随着RFID技术因其将日常用品连接到物联网的能力而继续得到认可, 设计以RFID技术为核心的产品的需求将更大。2020年,RFID电子标签数量超过21亿个,2021年数量超过28亿个。RFID标签已经在许多行业中提供了可见性,但是标签如何包含数字身份附加到项目是一个完全不同的过程,添加一个单独的物品制造和包装的附加过程。



与此同时,RFID技术用户也开始关注RFID电子标签的质量问题。那么,在RFID标签制造中规划质量测试时,什么是必不可少的?目前RFID质量测试的最佳实践是什么?良好的制造质量对RFID 标签意味着什么?


在最基本的层面上,RFID电子标签的良好制造质量可以定义为:“制造的RFID电子标签过程中没有缺陷。这个定义很容易理解,但它并没有提供太多的实际帮助。事实上,这是误导性的。有时“无缺陷”被解释为“可以阅读”,这会导致问题。当RFID标签开始中断时,它们的读取范围逐渐减小,只有在最后,标签才变得完全不可读。


所以,良好的RFID标签制造质量的更好定义应该是:“制造的RFID标签的灵敏度在设定的变化范围内”。这个定义更具技术性,但让我们分解一下:


RFID标签敏感度描述唤醒RFID电子标签所需的功率。标签灵敏度是所有实际性能特征的背景。例如,若RFID标签的读取范围发生了变化,则其敏感度也发生了变化;若RFID标签的方向模式(不同角度的读取范围)发生了变化,则灵敏度也发生了变化;若RFID标签的响应强度(反向散射)发生了变化,则灵敏度也发生了变化。


简而言之,RFID电子标签性能的任何变化都可以被视为标签敏感度的变化。或者反过来,若模型的两个单独RFID标签的灵敏度相同,它们将在各个方面执行类似的性能。


变化是指一致性。RFID电子标签设计不同,某些RFID标签的灵敏度(读取范围更短)低于其他RFID标签。RFID电子标签模型中性能的一致性对用户来说很重要。


在设定的限制内意味着存在限制,但为设置标准提供了一些自由。某些应用需要精确的读取范围,如:经过传送带上的RFID读写器的物品可能需要几厘米的读取范围。较短的范围会导致读取数据的丢失,而较长的范围可能会产生杂散的读数(读取到不在传送带上但附近的不需要的物品)。某些应用具有更高的公差,几米的读取范围变化可能不是问题。


当“制造的RFID标签灵敏度在设定的变化限值内”时,RFID标签的制造质量很好。从实际的角度来看,这个定义也是有效的。


RFID电子标签的射频性能又能意味着什么呢?从实际的角度来看,RFID标签的射频性能定义了标记的可读范围(在不同角度当标签附加到项目时)。在标签数据表中,这些通常用图表描述。


方向模式显示当RFID标签从不同角度指向RFID阅读器时,标签的读取效果。

阈值曲线显示标签灵敏度在不同频率下唤醒RFID标签需要多少功率。阈值曲线的一个版本可能显示读取范围而不是功率。


Tageos EOS-500资料表的读取范围和方向图


高质量制造生产出来的RFID电子标签具有始终相似的方向模式和阈值曲线。对于制造商来说,好消息就是可以不需要进行全面测量来检查标签是否彼此相似。事实上,这可以通过最少的测试程序进行检查。


在制造过程中应该如何测试RFID标签的质量?

首先,应该记住一种方法并不适合所有人。当前的最佳实践方式有:测试标签的远场性能、有效区分好标签和坏标签的测试方式及可靠的防止交叉读取。


这些方式看起来简单明了,但需要考虑以下细节:

1、测试标签的远场性能

在生产机器中,RFID标签彼此靠近。为了防止交叉阅读和现场情况,需要近距离读取。同时,质量测试需要解决标签的远场性能问题,不能使用普通的近场天线。


2、测试有效区分好标签和坏标签的方式

当前的最佳实践测试方法通常称为“三点测试”。三点测试主要包括:

1、在宽频带上以三个不同的频率测试RFID标签;

2、检查标签灵敏度是否在3dB以内(+/- 1.5dB);

3、检查是否可以清点标签的EPC代码。


测试方法的创建方式如下:

一个好的起点是将测试频率设置为820MHz、950MHz和1080Mhz;调整其中一个点以匹配标签的较低共振频率,倘若情况允许调整另一个频率以匹配RFID标签的上限共振频率;选择第三频率,使频率扩展至少为100MHz。


注意:至少其中一点应该是库存测试(用于读取EPC);至少一个频率应该是灵敏度测试,上限和下限之间有3dB;应设置点的功率电平,使每个点中的标签灵敏度在3dB或+/-1.5dB以内。


在Tagsurance配方生成器中看到的三点测试方法


在样本标签(如上图)中,两个谐振频率(868MHz和995MHz)都在可用频率范围内。灵敏度测试设置为较低的谐振频率,点测试设置为较高的谐振频率。由于频率扩展超过100MHz,因此将第三个频率设置在两者之间。库存测试设置为此频率。在上图中,该曲线是性能标签的阈值灵敏度曲线(参考)。



3、防止交叉阅读

当一个RFID标签认为被读取时,就会发生交叉读取,但实际上,数据来自另一个附近的RFID标签。


在正常使用中,RFID标签被清点,它们的读取速度超过每秒一百个标签。测试生产质量不同时,RFID标签一次测试一个,以确保结果来自正确的标签,即使另一个RFID标签距离只有几毫米远。为了增加复杂性,当电子标签在RFID天线上高速移动时,一切都可能发生。


如果RFID技术用户需要非常严格的读取范围公差,则可能需要较小的变化限制,在某些情况下,更宽的公差可能对客户来说是完美的。


(来源:voyantic, 作者:Teemu Ainasoja,侵删)

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