JP5010405B2

JP5010405B2 - パッシブ型ｒｆｉｄセンサ

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Publication number: JP5010405B2
Application number: JP2007233182A
Authority: JP
Inventors: 弘記村上; 一淺間; 有助池本; 伸吾鈴木
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: JP2009064346A

Description

本発明は、パッシブ型ＲＦＩＤタグを用い、構造物の健全性検査などに使用するパッシブ型ＲＦＩＤセンサに関する。

ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）とは、ＩＤ情報を埋め込んだタグから、電磁界や電波などを用いた近距離の無線通信によって情報をやりとりする技術をいう。
また「ＲＦＩＤタグ」とは、ＲＦＩＤに使用するＩＣタグを意味し、パッシブタグとアクティブタグの２種類に大別できる。「パッシブタグ」は、センサリーダ装置からの電波をエネルギー源として動作するタグであり、通信距離は短いが、電池を内蔵する必要がない特徴を有する。「アクティブタグ」は、電池を内蔵したタグであり、通信距離が長い特徴がある。

近年、ＲＦＩＤを建造物の維持管理へ利用する研究開発が盛んに行われており、種々の報告、提案がされている（例えば、非特許文献１〜３、特許文献１）。

非特許文献１では、ＲＦＩＤタグを建造物の部材に取り付け、建造物の施工過程や点検・補修履歴の管理にＲＦＩＤの利用を試みている。
非特許文献２では、強アルカリ環境下のコンクリート内においても利用可能なＲＦＩＤタグデバイスを開発し、ＲＦＩＤタグの設置利用範囲を広げており、さらには、ビルやマンションの利用者が建設年月日、耐震強度などといった建築物の情報を知ることができる「建築物トレーサビリティシステム」の実現を目指している。

これら以外にも多くの研究開発が行われており、ＲＦＩＤの建造物の維持管理への利用方法や範囲は徐々に広がってきている。
非特許文献３では、２００７年、国土交通省が「国土交通イノベーション推進大綱」の中間報告の中で、ＲＦＩＤを積極的に建造物の維持管理に利用する方向性を示しており、今後建造物の維持管理にＲＦＩＤタグを活用する流れはますます加速するものと予想される。

特許文献１は、構造物の健全性を容易に判断することができる構造物の状態検査システムを目的としている。
このため、この発明では、図６に示すように、構造物６０の柱６４、梁６５、杭６６上あるいは制震装置６７や免震装置などに最大値記憶型センサ６１がそれぞれ設置されるとともに、最大値記憶型センサ６１は、センサケーブル６１ａを介して無線タグに接続されている。無線タグには、ＲＦ通信を利用したＲＦセンサタグ６２を利用する。ＲＦセンサタグ６２は、人が携帯する読取装置であるセンサリーダ装置６３によって読み取りが可能なように、構造物６０の壁面や天井面などに設置されるものである。

矢吹信喜、「建設分野へのＲＦＩＤ（電子タグ）とプロダクトモデルの適用」，（財）日本建設情報総合センター研究助成事業、２００３．ＹＲＰユビキタス・ネットワーキング研究所，住友大阪セメント株式会社：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｂｉｎ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓ／ｐｄｆ／ＵＮＬ０６１２０４−０４．ｐｄｆ，２００６国土交通省：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｌｉｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｋｉｓｈａ／ｋｉｓｈａ０７／０１／０１０２２３＿．ｈｔｍｌ，２００７．

特開２００５−２０７８６７号公報、「構造物の状態検査システム」

建造物の維持管理において、（１）点検・補修の履歴を管理することに加えて、（２）構造部材の長期間使用による劣化や損傷などに対して、その正しい補修の時期を知ることや、（３）建造物の部材の異常ひずみなどの異変を検知することが重要となる。これらは建造物、特に構造部材の力学的なモニタリングを行うことで可能となる。
しかし、ビルやマンションといった建造物には内装材として化粧板などが貼られる場合が多く、通常は直接構造部材にアクセスすることができない。そのため、力学的な計測が必要な場合は、特許文献１のように、建設時に建造物にセンサおよびＲＦセンサタグ（以下、ＲＦＩＤタグ）を取付けておき、その後、化粧板等を施工し、人が携帯する読取装置であるセンサリーダ装置によって読み取りすることが提案されている。

しかし、ＲＦＩＤタグが電池を内蔵したアクティブタグである場合、電池の交換ができないため、長期間の計測ができない問題点がある。
また、ＲＦＩＤタグが電池を内蔵しないパッシブタグである場合、センサリーダ装置６３から供給できる電力は微弱（例えば約４ｍＷ程度）なため、電力消費量が非常に小さくかつ安定電圧を必要としない温度センサなどに制限される問題点があった。
すなわち、構造部材の力学的なモニタリングには、例えばひずみゲージを用いたブリッジ回路を含むセンサ（以下、「ひずみセンサ」という）の使用が望まれるが、ブリッジ回路は安定した電力供給を必要とするため、このセンサを駆動させ、かつ同時にセンシングデータを送信するということを１枚のＲＦセンサタグで行うことは困難であった。

また、誘導電力（電力供給）が不十分なときに検出されるデータは、不正確であるため、ひずみセンサからデータが得られても、その信頼性が低い問題点があった。
さらにひずみセンサを構成するひずみゲージは、構造部材に直接取付ける必要があるが、構造部材は通常金属製であり、タグを用いた通信が、金属表面などではうまく作動しない問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ひずみゲージを用いたブリッジ回路を含むセンサ（ひずみゲージ）のように、安定した電力供給を必要とするセンサを用いることができ、金属表面にこのセンサを取付けた場合でも安定して作動し、信頼性の高いデータを検出することができるパッシブ型ＲＦＩＤセンサを提供することにある。

本発明によれば、構造部材の力学的なモニタリングを行うためのセンサと、
該センサの安定作動に必要な電力を供給する１又は複数の電力供給タグと、
前記センサの検出データを無線通信するデータ取得タグとを備え、
前記電力供給タグとデータ取得タグは別個のパッシブ型ＲＦＩＤタグであり、各タグは、前記構造部材から離れた位置に設置される、ことを特徴とするパッシブ型ＲＦＩＤセンサが提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記センサは、構造部材に貼り付けられその歪みを計測するためのひずみゲージと、該ひずみゲージの抵抗変化を計測するためのブリッジ回路と、該ブリッジ回路の出力を増幅するための増幅回路とを有し、
前記電力供給タグは、センサリーダ装置からの電波をエネルギー源として動作し、前記ブリッジ回路および増幅回路の安定作動に必要な電力を供給するように構成され、
さらに前記増幅回路の出力電圧を所望の検出データに分圧する分圧回路を備え、
前記データ取得タグは、センサリーダ装置からの電波をエネルギー源として動作し、前記分圧回路の安定作動に必要な電力を供給し、かつ前記検出データをＡ／Ｄ変換して前記センサリーダ装置に送信する。

前記電力供給タグは、その供給電圧を監視し、該供給電圧が前記ブリッジ回路および増幅回路の安定作動に不十分な場合に、異常信号を前記センサリーダ装置に送信する。

前記パッシブ型ＲＦＩＤタグは、センサリーダ装置と無線通信しかつこれから電力を発生する内蔵アンテナと、受信した電力を直流電圧に変換する電源回路と、検出データをＡ／Ｄ変換するＡＤＣと、データおよびプログラムを記憶するメモリと、プログラムを実行するＣＰＵと、ＲＦ回路とを有する。

上記本発明の構成によれば、センサの検出データを無線通信するデータ取得タグとは別個に、１又は複数の電力供給タグを備え、この電力供給タグからセンサの安定作動に必要な電力を供給するので、ひずみゲージを用いたブリッジ回路を含むセンサ（ひずみセンサ）のように、安定した電力供給を必要とするセンサであっても安定作動に必要な電力を供給することができる。
また、各タグ（データ取得タグと電力供給タグ）は、構造部材から離れた位置に設置されるので、金属表面にこのセンサを取付けた場合でも安定して作動し、信頼性の高いデータを検出することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明で使用するパッシブ型ＲＦＩＤタグの模式図である。
この図に示すようにこのパッシブ型ＲＦＩＤタグ１０は、内蔵アンテナ１、電源回路２、ＡＤＣ３、メモリ４、ＣＰＵ５、およびＲＦ回路６を有する。
内蔵アンテナ１は、図示しないセンサリーダ装置と無線通信し、これから誘導電波により電力を発生する。
電源回路２は、受信した電力を安定した直流電圧に変換する。
ＡＤＣ３は、アナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換するアナログデジタルコンバータである。
メモリ４は、データおよびプログラムを記憶する。
ＣＰＵ５は、プログラムを実行する。
ＲＦ回路６は、所定の周波数帯の電波を発振する。

図示しないセンサリーダ装置は、センサを駆動する誘導電波を発生するアンテナ、タグからの情報を受信するアンテナ、および受信したデータを処理する回路を備える。

図１において、パッシブ型ＲＦＩＤタグ１０は、７、８、９の３端子を有する。７は接地端子（ＧＮＤ）、８は直流電源の電力供給端子、９はアナログ信号の信号入力端子である。

図５（Ａ）は、パッシブ型ＲＦＩＤタグ１０の従来の使用例を示す回路図である。
この図において、Ｒはプルアップ抵抗、Ｒｘはセンサ（可変抵抗素子）の抵抗である。
プルアップ抵抗Ｒを１８ｋ〜６３０ｋΩ、センサ抵抗ＲｘをｋΩオーダのセンサとすることにより、電力供給端子８の電圧が一定であれば、信号入力端子９に入力される電圧（分圧）は、抵抗Ｒｘと一定の関係を有する。またこの回路構成では、電力消費量は抵抗Ｒ，Ｒｘの大きさで所定の許容範囲に制限することができる。
従って、図５（Ａ）の回路により、１つのパッシブ型ＲＦＩＤタグ１０でセンサ回路に必要な電力を供給し、かつ計測データをそのパッシブ型ＲＦＩＤタグ１０でＡ／Ｄ変換し、外部の図示しないセンサリーダ装置に送信することができる。

図５（Ｂ）は、パッシブ型ＲＦＩＤタグ１０をひずみゲージを用いたブリッジ回路を含むセンサにそのまま適用した比較例である。
この図において、Ｒｘ１，Ｒｘ２はひずみゲージであり、これを用いたブリッジ回路５１、増幅回路５２、および分圧回路５３で構成される。
この場合、ブリッジ回路５１と増幅回路５２を作動させるためには、図５（Ａ）の回路と比較してより大きな電力を必要とする。そのため、１つのパッシブ型ＲＦＩＤタグ１０でブリッジ回路５１と増幅回路５２を作動させると、それらの作動状態により直流電源端子８の電圧変動が大きくなり、結果としてセンサの駆動と同時にセンシングデータの送信ができないか、仮にできても検出されるデータが不正確であり、信頼性が低いことになる。

例えば、ブリッジ回路５１における各抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒ１１，Ｒ１３が３３０Ωであり、入力制限用に１ｋΩの抵抗Ｒ１５が設けられている場合、ブリッジ回路５１の平均的な抵抗は１．３３ｋΩであり、直流電源端子８の電圧が２．２Ｖであれば、消費電力は３．６ｍＷとなる。
これに対し、パッシブ型ＲＦＩＤタグ１０からの供給可能電力は２．２Ｖで４．４Ｗであり、ブリッジ回路５１で供給可能な電力のほとんどを消費してしまうので、増幅回路、分圧回路を駆動するための電力を考慮すると、２．２Ｖの供給の安定性が確保できなくなる。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

１．本発明の発明者らは、建造物の維持管理に今後大いに使われていくことが予想されるＲＦＩＤに着目した。建設時に点検・補修など履歴管理にＲＦＩＤタグを貼り付けることを想定し、貼り付けたＲＦＩＤタグによって同時に構造部材のひずみや荷重を測定することが可能になれば、設置コストを削減し、化粧板等の遮蔽物を通して内部の構造部材の力学的センシングが可能となる。従ってこれにより、高度な建造物の維持管理が可能になる。

そこで本発明の発明者らは、建造物の維持管理のためのＲＦＩＤデバイスを開発することを目的とし、大量生産可能なパッシブ型ＲＦＩＤタグを用いて電池レスで駆動するひずみゲージを用いたパッシブ型ＲＦＩＤセンサを開発した。
なお、パッシブ型ＲＦＩＤタグを用いたセンシングデバイスとして、温度センサなどのものが従来からいくつか開発されているが、それらは微小電力を消費する素子を用いるものに限定されている点で、本発明のパッシブ型ＲＦＩＤセンサとは相違する。

ひずみゲージなどの安定してある程度の電力供給を必要とするセンサを駆動させ、かつ同時にセンシングデータを送信するということを１枚のタグ（パッシブ型ＲＦＩＤタグ）のみで行うことは上述したように困難である。
そこで本発明の発明者らは、１個のセンサモジュール（パッシブ型ＲＦＩＤセンサ）の中でセンシングデータ通信用のタグと電力供給用のタグを別々に駆動させることで、大量生産可能なパッシブ型ＲＦＩＤタグのみで安定した回路の駆動、および通信距離の維持を可能とする電池レスのひずみゲージ力センサモジュール（上述したパッシブ型ＲＦＩＤセンサ）を開発した。このモジュールを「パッシブ型ＲＦＩＤセンサ」又は単に、「ＲＦＩＤセンサ」と呼ぶ。

２．パッシブ型ＲＦＩＤセンサ
２．１パッシブ型ＲＦＩＤタグ及びリーダライタ
上述した図１は、本発明で使用するパッシブ型ＲＦＩＤタグの模式図である。本タグ（パッシブ型ＲＦＩＤタグ１０）は、通信周波数が１３．５６ＭＨｚ帯のもので、アンテナ１からの電磁誘導供給方式によって電池レスで動作するパッシブ型ＲＦＩＤタグ（吉川アールエフシステム、Ｈ５６［ｍｍ］、Ｗ８４［ｍｍ］）である。

タグ１０には一般的なメモリ４の読み書き機能の他に、タグ側の得た電力を外部に供給する電力供給端子８を有しており、チップ内で整流、平滑された直流電圧（この例では、２．２Ｖ）を外部に供給することができる。本タグ１０の大きな特徴として、タグ内部に８ビットのＡＤＣ機能（Ａ／Ｄ変換機能）を有しているため、図５（Ａ）に示したように、可変抵抗素子ＲｘをＧＮＤ７−信号入力端子９間に接続し、電力供給端子８−信号入力端子９間に接続した固定抵抗Ｒと分圧することで可変抵抗素子Ｒｘの抵抗変化をＲＦＩＤ通信で読み取ることができる。すなわち、可変抵抗素子Ｒｘにサーミスタなどのセンサを使用することで簡易なセンシングが行えるようになっている。

本発明で使用するリーダライタ（センサリーダ装置）は、市販されているＲＸ５３００（吉川アールエフシステム）を用いた。アンテナ１はＨ３７［ｍｍ］、Ｗ６７［ｍｍ］の４回巻きのものを使用しており、最大４．４ｍＷの電力をタグに供給でき、電力供給端子８が無負荷の状態で最大約１００ｍｍ程度の通信が可能である。

２．２力センサ
センサとして、一般に建造物のひずみや荷重を測定する際に広く利用されているひずみゲージ（共立電子、ＫＦＧ５−３５０−Ｃ１−１１−Ｌ１Ｍ２Ｒ）を用いる。
ひずみゲージは、貼り付ける部材と連動して変形し、その変形に応じて抵抗変化を生じるが、通常この抵抗変化を正確に測定するためにはブリッジ回路を構成して抵抗の変化を電圧変化に置き換え、さらにその差圧を計装用のアンプ回路で増幅してメータやデジタル値での計測が可能になる。
パッシブ型ＲＦＩＤセンサにひずみゲージを用いるためには、これらの回路をタグからの誘導起電力で安定して駆動する必要がある。

なお、本発明において、センサはひずみゲージを用いた力センサに限定されず、ひずみゲージを用いたゲージ圧センサ、定電圧駆動の白金測温抵抗センサ、などにも適用することができる。

２．３パッシブ型ＲＦＩＤセンサの回路構成
ひずみゲージを駆動するには、誘導起電力による微小な電力（例えば最大４．４ｍＷ）によってブリッジ回路、および増幅回路を安定して駆動させる必要がある。しかしながらタグ１０を構成するＡＤＣ３やタグ−リーダライタ間の通信にも一定以上の電力を必要とし、さらにはタグ−リーダライタ間の距離に応じてタグに供給される電力量は減少するため、ブリッジ回路、および増幅回路に安定した電圧を印加して駆動させつつ、ＡＤＣ３やタグ‐リーダライタ間通信を安定して行うことは電力供給の面から非常に困難である。そのため、このようにある程度の電力を必要とするセンサを利用するためには安定した電力を供給するための何らかの手段が必要となる。

そこで本発明のＲＦＩＤセンサ２０では、２枚のタグ１０Ａ，１０Ｂを別々のリーダライタによって駆動させ、片方のタグ１０Ａをブリッジ回路、および増幅回路への電力を供給するためのタグ、もう一方のタグ１０Ｂを前述のタグから得られた電力値をＡＤＣして、センシングデータをリーダライタへ送信するデータ取得用のタグとすることで、安定したセンサモジュールの動作を可能としている。

図２は、本発明によるパッシブ型ＲＦＩＤセンサの回路図である。
この図において、ブリッジ回路１２、および増幅回路１４は、右側の１枚の電力供給タグ１０Ａからの電力供給によって駆動している。なお、電力供給タグ１０Ａは１枚に限定されず、必要な供給電力に応じて、２枚以上を並列に配置してもよい。

この図のＲ１２，Ｒ１４がひずみゲージの抵抗であり、抵抗Ｒ１１，Ｒ１３とひずみゲージＲ１２，Ｒ１４とでブリッジ回路１２を構成している。また、抵抗Ｒ１５は、入力制限用の抵抗である。
増幅回路１４を構成する計装アンプ１５には、消費電力の少ない新日本無線社のＮＵＪ７０１６Ｄオペアンプを利用した。

図３（Ａ）は増幅回路１４の模式図であり、図３（Ｂ）は増幅回路１４の具体例である。この図において、１５は計装アンプ（新日本無線社のＮＵＪ７０１６Ｄ）であり、Ｒ_１〜Ｒ_７は抵抗である。
この回路により、出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、入力電圧Ｖ_１，Ｖ_２から以下の式（１）で求めることができる。
Ｖ_ｏｕｔ＝（Ｒ_６／Ｒ_４）（１＋（Ｒ_２＋Ｒ_３）／Ｒ_１）（Ｖ_１−Ｖ_２）・・・（１）
ここで、計装アンプ１５が１〜５．５Ｖの直流電源で駆動できることから、電力供給タグ１０Ａにより２．２Ｖの電源で駆動した場合、電源電圧範囲までフルスイング出力が得られる。

一方、図２において、左側のタグ１０Ｂは、データ取得タグであり分圧回路１６を駆動させている。本タグ１０Ｂは、２．２Ｖ−ＡＤＣ間の固定抵抗がチップ内で最初から接続されている仕様のため、計装用のアンプ１５から出力された電圧は、分圧して信号入力端子９に入力する必要がある。

タグ１０Ｂの信号入力端子９に入力される分圧された電圧Ｖ_ＡＤＣは、計装アンプ１５から出力された電圧をＶ_ｏｕｔとし、Ｖ_ｏｕｔ−Ｖ_ＡＤＣ間、２．２Ｖ−Ｖ_ＡＤＣ間、Ｖ_ＡＤＣ−ＧＮＤ間のそれぞれのコンダクタンスをＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３とすると、式（２）で表される。
Ｖ_ＡＤＣ＝（Ｙ_１×Ｖ_ｏｕｔ＋Ｙ_２×２．２）／（Ｙ_１＋Ｙ_２＋Ｙ_３）・・・（２）
ここで、Ｙ_１≫Ｙ_２と設定すれば、Ｖ_ｏｕｔの出力をほぼフルスイングで信号入力端子９に入力することができる。

３．実験
３．１パッシブ型ＲＦＩＤセンサの試作
図２に示した回路構成のパッシブ型ＲＦＩＤセンサを試作した。試作したＲＦＩＤセンサ２０は、タグ２枚（１０Ａと１０Ｂ）とひずみゲージ用ブリッジ回路１２、増幅回路（増幅回路１４）、およびタグＡＤＣ入力用の分圧回路部１６からなる。それらをアクリルの容器内に収納して一体にした。

２枚のタグ（１０Ａと１０Ｂ）は、タグ同士が干渉しないよう、２枚のタグは重ならないように配置した。
試作したＲＦＩＤセンサ２０によるセンシングデータの通信は、データ取得タグ１０Ｂからアクリル容器を通して３０ｍｍの通信が可能である。

なお、この実施例において、電力供給タグ１０Ａは、試作したＲＦＩＤセンサ２０ではパッシブ型ＲＦＩＤタグとしての機能をほとんど利用しておらず、誘導起電力による電力供給のみを担っている。そのため本発明における電力供給タグ１０Ａは、パッシブ型ＲＦＩＤタグに限定されず、アンテナと整流・平滑回路のみを有した電力供給ユニットであってもよい。
また、電力供給タグ１０Ａにより、その供給電圧を監視し、供給電圧がブリッジ回路１２および増幅回路１４の安定作動に不十分な場合に、異常信号をセンサリーダ装置に送信するように構成してもよい。

３．２応答性の評価
試作したＲＦＩＤセンサ２０の動作確認を行うため、データ取得タグ１０Ｂの信号入力端子９への入力電圧Ｖ_ＡＤＣをオシロスコープで観察し、ＲＦＩＤセンサ２０の応答性を確認した。
図４は、試作したＲＦＩＤセンサ２０を駆動させた際にひずみゲージの変形に対してオシロスコープで観測されたＶ_ＡＤＣの電圧応答変化を示す。この例では、ひずみゲージを一度、出力が飽和するまで変形させ、徐々に変形を戻していった際の入力電圧Ｖ_ＡＤＣの電圧値を観測している。
図４（Ａ）は段階的に変形を戻した際のもので、図４（Ｂ）は連続的に変形を戻した際の入力電圧Ｖ_ＡＤＣを観測した波形である。

図４（Ａ）（Ｂ）から、いずれの場合でも、ＲＦＩＤセンサ２０は安定して作動し、信頼性の高いデータを検出することができることが確認された。
従って本発明のＲＦＩＤセンサ２０を、ひずみゲージを用いたブリッジ回路を含むセンサ（ひずみゲージ）のように、安定した電力供給を必要とするセンサを用いることができることが確認された。

４．上述したように本発明の発明者らは、大量に生産可能なＡＤＣ機能を有したパッシブ型ＲＦＩＤタグ１０を用い、電力供給タグ１０Ａとデータ取得タグ１０Ｂとを別々に駆動させて利用することで、タグからの微小電力のみで安定した回路の駆動、および通信距離の維持が可能である電池レスのパッシブ型ＲＦＩＤセンサを開発した。

上述した本発明の構成によれば、センサの検出データを無線通信するデータ取得タグ１０Ｂとは別個に、１又は複数の電力供給タグ１０Ａを備え、この電力供給タグ１０Ａからセンサの安定作動に必要な電力を供給するので、ひずみゲージを用いたブリッジ回路を含むセンサ（ひずみセンサ）のように、安定した電力供給を必要とするセンサであっても安定作動に必要な電力を供給することができる。
また、各タグ（データ取得タグと電力供給タグ）は、構造部材から離れた位置に設置されるので、金属表面にこのセンサを取付けた場合でも安定して作動し、信頼性の高いデータを検出することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。例えば、上述した例では、電力供給タグ１０Ａは１枚であるが、必要な供給電力に応じて、２枚以上を並列に配置してもよい。また、電力供給タグ１０Ａとデータ取得タグ１０Ｂに同一のパッシブ型ＲＦＩＤタグ１０を用いているが、異なるタグを用いてもよく、通信周波数を別個にしてもよい。

本発明で使用するパッシブ型ＲＦＩＤタグの模式図である。本発明によるパッシブ型ＲＦＩＤセンサの回路図である。増幅回路の模式図（Ａ）とその具体例（Ｂ）である。試作したＲＦＩＤセンサの特性を示す実施例である。ＲＦＩＤタグの従来の使用例を示す回路図である。特許文献１のシステムの模式図である。

符号の説明

１内蔵アンテナ、２電源回路、３ＡＤＣ、
４メモリ、５ＣＰＵ、６ＲＦ回路、
７接地端子（ＧＮＤ）、８電力供給端子、９信号入力端子、
１０パッシブ型ＲＦＩＤタグ、
１０Ａ電力供給タグ、１０Ｂデータ取得タグ、
１２ブリッジ回路、１４増幅回路、
１５計装アンプ、１６分圧回路、
２０パッシブ型ＲＦＩＤセンサ

Claims

構造部材の力学的なモニタリングを行うためのセンサと、
該センサの安定作動に必要な電力を供給する１又は複数の電力供給タグと、
前記センサの検出データを無線通信するデータ取得タグとを備え、
前記電力供給タグとデータ取得タグは別個のパッシブ型ＲＦＩＤタグであり、各タグは、前記構造部材から離れた位置に設置される、ことを特徴とするパッシブ型ＲＦＩＤセンサ。
前記センサは、構造部材に貼り付けられその歪みを計測するためのひずみゲージと、該ひずみゲージの抵抗変化を計測するためのブリッジ回路と、該ブリッジ回路の出力を増幅するための増幅回路とを有し、
前記電力供給タグは、センサリーダ装置からの電波をエネルギー源として動作し、前記ブリッジ回路および増幅回路の安定作動に必要な電力を供給するように構成され、
さらに前記増幅回路の出力電圧を所望の検出データに分圧する分圧回路を備え、
前記データ取得タグは、センサリーダ装置からの電波をエネルギー源として動作し、前記分圧回路の安定作動に必要な電力を供給し、かつ前記検出データをＡ／Ｄ変換して前記センサリーダ装置に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載のパッシブ型ＲＦＩＤセンサ。
前記電力供給タグは、その供給電圧を監視し、該供給電圧が前記ブリッジ回路および増幅回路の安定作動に不十分な場合に、異常信号を前記センサリーダ装置に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載のパッシブ型ＲＦＩＤセンサ。
前記パッシブ型ＲＦＩＤタグは、センサリーダ装置と無線通信しかつこれから電力を発生する内蔵アンテナと、受信した電力を直流電圧に変換する電源回路と、検出データをＡ／Ｄ変換するＡＤＣと、データおよびプログラムを記憶するメモリと、プログラムを実行するＣＰＵと、ＲＦ回路とを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のパッシブ型ＲＦＩＤセンサ。