容器内液位高度对RFID系统性能影响研究

作     者：佐磊 孔维业 张一卓 雷碧航 

作者机构：合肥工业大学电气与自动化工程学院 

出 版 物：《电子测量与仪器学报》 (Journal of Electronic Measurement and Instrumentation)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61971175)项目资助 

主　　题：射频识别 液体环境 阻抗分析 标签天线 传输系数 

摘      要：针对容器内液位高度变化对无源超高频（UHF）RFID标签性能影响的问题，基于RFID工作原理电磁波传播理论，首先推导了无源UHF RFID系统链路预算模型；并利用功率传输系数，分析了容器内液体导致的标签阻抗匹配失谐对系统性能的影响；为验证理论模型，采用仿真和室内实验相结合的方法，通过仿真实验和分析，建立了标签竖置和横置部署情况下，标签应答信号功率（RSSI）随液位高度变化的分段模型。在开阔的室内环境中，分别测试了在容器内液位高度变化时Alien9662和Alien9640两款标签的RSSI。实验设计覆盖了液位高度从0 mm到140 mm的范围，测量了不同液位条件下的信号强度变化。理论分析及实验结果表明：当液位沿天线弯折臂变化时，RSSI随液位高度的升高而逐渐减小；当液位沿电小环变化时，RSSI随液位高度的升高呈先增大后减小的非线性变化；两款标签的RSSI随液位高度改变的变化规律与所建立分段模型保持一致，验证了模型的有效性。研究结果不仅为理解液体环境对RFID系统的性能影响提供了理论依据，也为实际应用中标签部署与设计提供了参考依据。