科技创新不断推动着我们的发展，加州大学圣地亚哥分校团队研发的超薄RFID力传感器“ForceSticker”就是一个例子。这种创新的力传感器不仅可以用于医疗和工业环境，还可以用于仓库包装的底部测量重量，用作微型秤。
ForceSticker的开发源于两个关键组件的集成：几毫米厚，大约米粒大小的微型电容器和商用900 MHz超高频RFID IC标签。研究人员集成了这些组件来测量施加的力，并将信息无线传输到标准RFID阅读器。
该力传感器的设计灵感来自对电容器变化的敏锐观察。当施加外力时，聚合物会压缩，使铜带更近，从而增加电容。通过这种设计，研究人员可以根据数学射频建模得出的优化电容范围来评估传感器的转换能力，并在 COMSOL 中执行多物理场仿真。
在 ForceSticker 的实际应用中，研究人员使用了两种不同的 4×2 mm 传感器，它们具有不同的 Ecoflex 聚合物层和氯化丁基橡胶，覆盖范围为 0 至 6 N 和 0 至 40 N，读数误差分别为 0.25 N 和 1.6 N。此外，他们还对 ForceSticker 进行了 10000 多次压力测试，发现准确性没有显着降低。
这种无源RFID标签利用反向散射进行电源和数据传输。它接收来自RFID阅读器的无线电信号，通过电容感应的电气变化来修改信号，然后将修改后的信号反射回阅读器，阅读器将其解释并转换为施加的力。该方法将传感器产生的模拟射频相位变化直接插入RFID标签的无线信道路径中，从而创建模数反向散射链路。
传感器集成过程中的一个关键挑战是传感器接口的设计。为了在不影响信号保真度的情况下实现传感器集成，研究人员采用了匹配阻抗共面波导方法。此外，为了实现灵敏度调谐，电容器在零力下必须具有正确设计的“标称值”。这是由模拟这种情况的各种非线性方程确定的，同时考虑了传输线的阻抗和反射系数。
在模拟电容传感器和数字识别RFID之间的接口时，研究人员通过将传感器插入天线和并联的RFID IC之间来实现这一点。然而，研究人员注意到存在两个所谓的“简并”解决方案。一种解决方案假设所有相位变化都直接从传感器反射出来，没有信号到达RFID模块。另一种解决方案假设传感器的电容转换在其实际工作模式下运行。这两种解决方案都为进一步优化该技术提供了指导。
总而言之，UCSD团队通过开发创新的ForceSticker展示了工程突破的潜力。通过集成微型电容器和商用RFID IC标签，他们创造了一种能够测量施加力并无线传输信息的设备。
该技术不仅在医疗和工业领域具有潜在的应用，还可用于测量仓库包装底部的重量。通过不断的研究和创新，我们有理由相信，未来会有更多突破，提升我们的生活和工作。
