什么是RFID标签？ | UHF标签解析

什么是RFID标签？

RFID标签被贴在物品上，用于识别或跟踪这些物品在时间或生命周期中的追踪。RFID标签可用于追踪医疗、零售和制造等行业的各种物品，以跟踪资产或库存。本指南涵盖了在决定或购买RFID标签前需要考虑的主要方面。每个标签之间可能有很大差异，因此选择一个设计得适合与你应用相似环境和应用的标签，才能获得最佳效果。

RFID标签是如何工作的？

RFID标签通过电磁波与RFID读卡器和天线通信。读卡器/天线组合将电磁无线电波引导到附近的RFID标签。波的能量通过RFID标签的天线收集，形成电流向标签中心流动，为集成电路（IC）提供通电。集成电路开机，利用存储库中的数据调制能量，并将信号通过标签的天线重新发射。剩余的调制能量会响应读卡器/天线，称为“背散射”。

关于UHF RFID标签的快速事实：

• 大多数没有电池，完全依靠电磁波供电。
• 配备电池的设备（电池辅助被动RFID标签和主动RFID标签）可以实现更长的读取距离。
• 它们不像条形码那样需要视距。
• 标记与RFID读卡器耦合或与其通信的方式称为“背散射”。
• 每个标签上有一个称为“防碰撞”的算法，定义了当读取区域中有多个标签时应按顺序回复。
• 读取范围根据标签的不同，从英寸到超过120英尺不等。
• 集成电路（IC）有四个内存组——EPC、TID、用户、保留。
• 每种标签都有独特形状的天线，以确保最佳电抗。

UHF RFID标签里装了什么？

基本的UHF RFID标签由天线和集成电路组成。

天线——标签的天线是该类型标签独有的，其职责是接收射频波，给集成电路通电，然后将调制后的能量反向散射到RFID天线。

集成电路（IC）/芯片——集成电路，也称为芯片，包含四个存储组、信息处理、发送和接收信息以及防碰撞协议。每种IC类型都是独一无二的，厂商也很少。IC之间的主要区别在于各自存储库中的位数。

四个内存库如下：

• EPC存储库——包含电子产品代码，长度可从96位到496位不等。有些厂商使用随机且唯一的数字，而另一些则使用随机重复的数字。
• 用户存储库——用户存储库范围从32位到超过64k位不等，并非所有IC都包含。如果标签确实拥有用户记忆库，它可以用于获取关于该物品的用户定义数据。这些信息可以包括物品类型、最后服务日期或序列号等。
• 保留内存库——保留内存库包含访问和锁定密码，允许用户锁定标签内存，并需要密码查看或编辑。
• TID存储库——TID存储库包含标签标识符，这是制造商设置的随机唯一编号，无法更改。为了让读卡器读取该编号而非EPC，必须调整读卡器设置以适应该参数。

由于标签的EPC编号可能不是唯一的，购买前务必确认。规范可能表示“唯一、随机的EPC编号”或“不保证唯一”（或类似说法）。如果您购买的标签没有唯一随机的EPC编号，可能需要重新编码一个新的、具体的编号。RFID读卡器无法区分两个具有相同EPC值的标签。

每个标签的EPC编号通过读取来识别标签及其被标记的物品。如果不使用软件，标签会直接读取EPC编号;但通过集成软件，可以将该数字与数据库中的名称、序列号甚至图片关联起来。

标签形制

标签/镶嵌

标签和镶嵌是两种RFID标签，特点是纸质薄且柔韧。标签与镶嵌的主要区别在于，镶嵌通常是透明的，可以带胶或不带胶水制造。标签有纸质或塑料面，方便印刷图形或文字清晰阅读

标签和镶嵌通常因形制和成本而归为一组，价格低至每张0.10美元，批量购买时价格低至0.10美元。这些标签以数千卷为一卷制造，可以通过RFID打印机打印和编码。

标签和镶嵌通常重量不到一克，长度和宽度从大约不到1/2英寸到超过几英寸不等。

硬标签

UHF RFID硬标签之所以被归类为此类，是因为它们比纸质薄的标签/镶嵌更坚固且更厚。硬标签由多种材料制成，如聚碳酸酯、陶瓷、ABS、钢、聚苯乙烯和聚丙烯。

由于外层更坚硬且尺寸较大，这些标签比标签和镶嵌更昂贵。根据特殊功能，硬标签的价格从每个标签不到1美元到超过15美元不等。就像标签和镶嵌一样，这些标签如果数量较多，价格也可能更便宜。

硬标签的大小和重量差异很大。最小的标签大约重0.2克，最大且坚固的标签可超过250克。硬质标签的形状和大小差异很大，大小从一个小铅笔橡皮到大到像车牌一样。

标签定位 – SOAP

虽然标签定位听起来像是购买后需要考虑的因素，但它在决策阶段以及购买后阶段都非常重要。

标签定位的关键是缩写SOAP——代表标签定位的四个主要方面——Size、Orientation、Angle和Placement。以下是每种标签的信息，如何利用它们选择理想标签，以及何时考虑它们。

规模

标签的大小是购买时一个重要的考虑因素。标签大小不仅重要，因为它需要符合被标记对象的大小，还因为标签大小与读取范围之间的相关性。

最重要的是：预购

方向

标签的朝向，无论是垂直还是水平，相对于RFID系统天线，是实现理想读取率的关键因素。为了找到产生最佳读取率的标签方向，可以在平面上旋转标签，并在不同方向下进行测试。值得注意的是，使用圆极化天线有助于缓解标签方向带来的问题。

最重要的是：预购、售后、测试

角度

标签角度越陡，读取范围越短。尽量确保标签正面朝向天线。即使是很小的角度也可能导致标签的读取范围减少。为了缓解这个问题，最好使用多组天线从多个角度覆盖标签。

俯仰、偏航和滚转是另外三个需要考虑的方面，这些方面既属于方向，也属于角度。通过测试覆盖这些位置，将确保所选标签和系统能获得最佳的读取范围。

最重要的是：购后测试

安置

测试项目多个位置的可读性，找到产生最佳阅读的“最佳点”。比如纸箱，找一面要面对天线/读卡器，然后在该面的不同位置测试，找出效果最好的那一面。

最重要的是：购后测试

标签附加方法

根据具体标签的不同，固定方式可以从常见的胶水形式到独特的收缩膜。嵌板和标签在大多数应用中使用永久性胶粘剂，而硬标签则根据标签类型、重量、应用和应用环境而异。以下是常见的RFID标签安装方法列表。

选择哪种附挂方式取决于标签、物品和应用类型。在所有应用中，选择附着方式可能和选择标签一样重要。如果附加方法失败，标签会从物品上脱落，使其无法追踪，应用程序也不再准确。

以下是在选择适合你申请的贴附方式前需要考虑的一些具体方面。

表面积——就像为车窗或保险杠贴纸准备一样，物品的表面积也应为贴标签做准备。根据方法，确保表面光滑、无灰尘和水且干净。（标记曲面详见《应用表面材料》第09页。）

暴露——如果标签长时间暴露在紫外线、湿气、振动、压力或化学物质下，其固定方式也会暴露。某些环境条件如上述情况需要经过验证的特殊连接方法。

温度——如上所述，确保所选的连接方式在与标记环境类似的条件下经过测试。极端温度对用于附着的化合物或物体的影响与标签不同，比如熔化和/或变脆断裂。

应用生命周期——选择标签和附件方式，以延长物品需要标记的时间。某些附着方法会随着时间缓慢分解，具体取决于化学成分。评估所选的固定方式，确保标签能在物品上停留足够长时间。

应用表面材料

被标记物品的表面会极大影响标签选择，如果存在多种物品表面类型，应为每个类型选择不同的标签。例如，如果一个应用正在盘点资产，其中一个资产是金属，另一个是塑料，那么这两个物品很可能需要用两个不同的RFID标签来标记。

物体表面材料很重要，因为大多数标签都经过制造商调校，使其在某些材料上表现更好。标签的天线对所放置的材料类型非常敏感，因为它发送和接收信号的方式不同。将标签附加在不兼容的表面材料上可能导致读取范围变小、读取率降低，甚至根本无法读取。

当贴上错误类型的RFID标签时，最著名的表面材料是金属，导致读取范围受限。 金属在RFID中出现问题有两个原因——首先，金属会反射RFID波;其次，RFID标签是为低介电表面（塑料、木头、纸板）而设计，而非像金属那样的高介电表面。解决这个问题有两种简单方法：购买带有内置低介电背衬或相应调校的金属贴片标签，或者购买标签并在标签和金属物体之间放置低介电材料如泡沫。

标签特别功能

几乎所有UHF RFID标签都具有特殊特性，使其在某些应用或环境中具有吸引力。大多数情况下，这些特殊功能会帮助缩小对理想标签的搜索范围。

标签/镶嵌的特征选项很少，而硬标签有不少，这通常解释了它们较高的成本。以下是标签/镶嵌或硬标签上的特殊功能，以及它们的使用方式。

• 抗极端温度——具备此功能的标签可用于冷冻或低温环境（低至-50°C）或高温环境（最高至250°C）的物品标记。
  • 可用性：硬标签
• 金属安装——存在少数可金属安装的标签/镶嵌，但大多数金属安装的RFID标签是硬标签。这些标签经过调校，适合金属物品，除非使用间隔器将金属物品与非金属可安装标签分开，否则必须在贴标签时使用。值得注意的是，专为金属应用设计的标签通常比制造后加装垫片的标签获得更好的阅读范围。
  • 供应情况：硬标签、全表面标签标签
• 可打印性——能够直接印在标签正面是镶嵌/标签的独特功能，这使标签能够直观识别，或支持营销/品牌推广。大多数RFID镶嵌/标签都可以通过RFID打印机打印，这对大规模作非常方便。值得注意的是，虽然无法直接打印在硬RFID标签上，但大多数仍支持手动贴标签或贴纸。
  • 可获得性：标签/镶嵌
• 嵌入性——嵌入物品的能力在某些坚固应用中非常有用，因为标签可能会被撞落或妨碍使用。大多数嵌入式应用都涉及木材或金属。将标签嵌入金属的关键是确保标签的三面被金属覆盖，同时一面保持开放以便读卡器与标签通信。可以用环氧树脂覆盖开口侧，密封标签。
  • 可用性：硬标签

• 抗冲击——一些坚固的施工环境，如建筑场地，需要能够承受其他物体冲击的标签。非抗冲击的硬标签在外壳破裂、标签停止工作前，难以承受太大冲击。
  • 可用性：硬标签
• 抗震——车辆、火车及某些类型机械的振动不仅对RFID读卡器构成问题，标签也同样存在。强烈、持续的振动需要通过使用能够承受这种重复性高强度运动的标签来缓解。
  • 可用性：硬标签
• 可定制——大多数标签/镶嵌可以通过图形、文字或颜色定制，但其他标签可根据被标记的物品定制特定形状和形态、材质类型，或赋予专用胶水。有些硬标签还可以贴上特殊胶水，标签需手工贴上，或有特定颜色生产。通常有最低订购数量，但真正可定制的标签可以根据应用需求设计和形状。
  • 供应情况：标签/镶嵌，硬标签
• 高压灭菌器——高压灭菌器是一种常用于医疗领域用于器械使用后灭菌的机械设备。普通RFID标签无法承受灭菌过程的高温，因此需要选择可自灭菌的标签以适应这些应用。
  • 可用性：硬标签
• 抗紫外线——在标记物品长时间暴露于紫外线（或紫外线）波段的应用中，如果标签正面印有信息，所选标签需要具备抗紫外线的特性。这包括那些长时间无法通过窗户或门照射的印刷标签。
  • 可用性：硬标签，标签标签
• ATEX认证——ATEX认证意味着RFID标签获准在爆炸性环境中使用。这些标签用于矿井或工作场所等释放易燃气体或蒸汽的环境。
  • 可用性：硬标签
• 化学抗性——化学抗性是指在空气和水基化学品存在时使用，以防止标签因暴露而分解或腐蚀。
  • 可用性：硬标签
• 入侵防护——对于灰尘/污垢或水域的应用，选择标签前必须确认入侵防护等级（或IP等级）。IP等级的第一位数字是0到6，表示对灰尘等固体的保护。IP等级的第二位数字是0到9，代表对液体（如水）的防护等级。标签的最高IP等级为67、68或69，具体取决于与液体的直接或间接接触。
  • 可用性：硬标签
• 高内存——使用更高用户或EPC内存的标签可用于存储更多标签数据，如服务日期和完整的项目识别。虽然高内存对某些应用有利，但大多数RFID系统通过软件将标签ID关联到包含相同信息的数据库中。这释放了标签上的内存，使标签的读取速度更快。
  • 供应情况：硬标签、镶嵌/标签

标签读取范围与大小之间的关系

关于UHF RFID标签最大的误解之一是，所有标签无论大小、材料或标记物品，都能获得大致相同的读取范围。实际上，所有这些因素共同决定了标签的一般读距，但标签的大小才是最具影响力的因素。

由于天线必须非常小才能适应小标签，它们只能在典型大型标签的一小部分距离发送和接收数据。一些最小的UHF标签只能在几英寸外读取。一般来说，标签尺寸增大时读取距离也会增加，一些最大的被动标签甚至能读取超过35米（115英尺）。

读取范围与大小之间的相关性表明，对于每个应用，必须在两者之间找到折中，以找到理想的标签。在某些应用中，如工具跟踪，需要标记的对象可能非常小，尺寸不可协商;因此，该应用的标签读取距离很短。在追踪表面积更宽松的物品时，可以选择中长距离标签，从而在尺寸和读取范围之间提供更好的平衡。

如果您对RFID是否适合您的应用，或对RFID标签有任何额外疑问，欢迎随时联系我们。