הבנת חומרים של RFID לסביבה תת-קרקעית ונחתית

טכנולוגיית Identification (RFID) הפכה אבן הפינה של מעקב נכסים, ניהול מלאי וזיהוי על פני אינספור תעשיות.כאשר פעולות לעבור להגדרות ימיות ומימיות, הדרישות המוצבות על תגי RFID מתחזקות באופן דרמטי. סולטווטר קורוזיון, לחץ קיצוני, ביופולינג, וסימן הרדמה לכל המאיימים את הביצועים והחיים של תגים סטנדרטיים, בחירת ה-RFI הוא רק גורם טכני מוצלח, עוזר להחלפת חומרים אלה.

האתגרים הייחודיים של RFID תת-קרקעי

מים, במיוחד מלח מים, הוא אמצעי קשה לשמצה לתקשורת בתדר רדיו. בתדרים נפוצים UHF (860-960 מהרץ), מים סופגים ומשקף את אנרגיית RF, צמצום משמעותי טווח הקריאה (LF) ו- ⁇ גבוהה (HF) מבצעים דיור מתחת למים, אבל אפילו הם עומדים בפני מכשולים מלחץ, טמפרטורה קיצונית וחשיפה כימית בנוסף, איומים פיזיים נוכחיים נוכחיים: דלים של קו מתכתיחות לטווח ארוך או עמידות ל-RFICOD, יש צורך בתנאי הגנה, או ל-coceticeds, יש צורך קבוע.

חומרים עיקריים של RFID: סקירה

תגי RFID מורכבים מעיגול משולב (chip) ואנטנה, אשר מוגנים על ידי דיור או encapsulation. חומר הדיור קובע את החוסן הפיזי של התג, עמידות כימית, וכיצד הוא אינטראקציה עם אותות RF.שלוש קטגוריות החומר הדומיננטיות הן פלסטיק, קרמיקה, ומתכות.כל אחד מציע התאמות מסחר נפרדות בין עמידות, עלות, ביצועים, ביצועים, תאימות סביבתית עבור עומק ספציפי, התאמה מכנית, התאמה אישית של הממשקים של הממשקים.

תגיות: Versatility ו- Corrosion Resistance

מפלסטיקים הנדסיים ברמה גבוהה כגון פוליקרבונט (PC), acrylonitrile Butadiene styrene (ABS), ופולימיד (nylon) משמשים נרחב לדיורי RFID.פלסטיקים אלה הם מטבעם לא קורוזיבי, קל משקל, וניתן לעצב אותם לתוך צורות קומפקטיות שמשלבות בקלות עם ציוד או אפילו מטביעות לתוך חבלים ורשתות.

תגים פלסטיים הם במיוחד מתאימים לחיישנים מוכווצים, צגים של דגים, ציוד דיוור שבו משקל ועלויות הם מגבלות. ביצועי האות שלהם טובים כי פלסטיק לא בהכרח detune את האנטנה.עם זאת, פלסטיקים פחות עמידים להשפעה פיזית מאשר מתכות או קרמיקה. לאורך שנים של פעילות גל קבוע או גרד נגד משטחים גסים, דיור פלסטיק עשוי סדקים, בנוסף, מסוימים יכול להיות פחות עמידים תחת תגים פחות מייצבים תחת תת-אוקסים.

(ה) יתרונות: (ה) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]], [ה]]ההההההההההההההההההתערות, שקיפות של RF מעולה, משקל קל יותר (מעל לרכיבי מים).

Ceramic RFID: גבוה דוריות וביצועים במים עמוקים

חומרים סרמיים, כגון אלומיניום (תתתמיים) ו- zirconia, הם פרסו על הקשיות שלהם, אינטונציה, ויציבות ממדית. תגי RFID Ceramic מציעים התנגדות יוצאת דופן לקורוזיון מלח, התקפה כימית וטמפרטורות קיצוניות. כי קרמיקה הם לא מוליכים ויש להם אובדן דיאלקטרי נמוך, הם להפריע מינימלית עם האנטנות של כוונון, קרא, אמין אפילו על ידי מעקב אחר תאים מעומקים.

Ceramics גם מצטיין תחת לחץ גבוה. תגים קרמיקה רבים מדורגים למעמקים מעל 300 מטרים (1,000 רגל), עם עיצובים מיוחדים המסוגלים לעבוד בעומק האוקיינוס המלא.קשה שלהם מספקת עמידות לבה מעולה, אם כי זה גם הופך קרמיקה לערעור תחת השפעה נקודה - תג שנפל על בטון עשוי לנפץ.

(ה) יתרונות: (ה) [ה]: [ה]: [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]]] [ה]]]] [ה]]]]] ל[ההתנגדות [ההההההההתקוה], הפחתה מינימלית של אות, קשה יותר לעצב צורות מורכבות.

Metal RFID: קיצוניות של רובוסטנטיות עם אותות מסחר

דיור מתכת, בדרך כלל נירוסטה פלדה (304 או 316L), טיטניום, או אלומיניום anodized, לספק את הרמה הגבוהה ביותר של הגנה מכנית. תגים אלה כמעט בלתי ניתנים להרס תחת טיפול רגיל ויכולים לעמוד בפני כוחות מחץ, רטט, והשפעות חוזרות ונשנות.הם אידיאליים עבור ציוד תת ים כבד, ROV כלי בנייה, ורכיבי בנייה תת-ימיים שחוו התעללות פיזית חמורה.

האתגר העיקרי עם דיור מתכת הוא הפרעה אות. A מתכת פועל כמו כלוב פאראדיי, חסום שדה RF אלא אם האנטנה נועדה לפעול על משטח מתכת.רוב תגי RFID ממוחזר מתכת משתמשים שכבת ferrite או פער אוויר מיוחד לבודד את האנטנה מן הדיור המוליכים.אפילו עם אמצעים אלה, קריאה טווח מתחת למים הוא בדרך כלל קצר יותר מאשר עבור מקבילות פלסטיק או קרמיקה.

פלדה ללא ספק טיטניום מציעים גם התנגדות קורוזיה יוצאת דופן במי הים, אם כי הם כבדים ויקרים יותר. קורוזיה גאלואנית יכולה להתרחש אם תג המתכת נמצא במגע עם מתכת דיסדומה באותה סביבה, כך שזוג חומרי תקין (או בידוד) הוא הכרחי.

(ה) יתרונות: (התוצאה של LT:1) השפעה קיצונית והתנגדות למחוץ, חיי שירות ארוכים, מוכחים בסביבות תעשייתיות קשות.FLT:2FLT 3: 3Limitations: irFLT:4 מופחת טווח קריאה, משקל מוגבר ועלויות, דורש עיצוב אנטנה מיוחד.

פחות חומרים נפוצים: Elastomers ו- Bio-based Options

מעבר לשלוש קטגוריות עיקריות, כמה תגי RFID משתמשים סיליקון או פוליאורטן encapsulation. elastomers אלה מספקים גמישות מצוינת, המאפשר תגים להתאים משטחים מעוקלים או לעמוד חוזרים חוזרים - שימושי למעקבי שואה או תגים דגים.הם מציעים גם התנגדות טובה למים המלח וכימיקלים.

חומרים מבוססי ביו-דייטינג הם שדה מתפתח, מונע על ידי חששות לגבי זיהום פלסטיק באוקיינוסים. חוקרים מפתחים דיור עשויים חומצה פולילאקטית (PLA) או תרכובות מבוססות תאוזה המידרדרות לאחר תקופה מוגדרת.אלה עדיין אינם זמינים נרחב לשימוש תת-ימי ארוך טווח, אך עשויים להיות חשובים עבור יישומים זמניים כמו מחקרי דגים הגירה שבו ההתאוששות אינה נדרשת.

גורמים קריטיים בבחירה חומרית עבור Marine and Underwater RFID

בחירת החומר הנכון כרוך איזון מספר, לפעמים מתחרה, דרישות.יש להעריך את הגורמים הבאים לכל יישום.

המונחים: Stress Resistance

לחץ מים עולה בערך 1 אטמוספרה (14.7 psi) כל 10 מטרים של עומק.ב 1000 מטרים, הלחץ הוא בערך 100 אטמוספירות. דיור פלסטיק עשוי לקריסה או עיוות אם לא תוכנן כראוי; קרמיקה ומתכות מטפלות בלחץ הרבה יותר טוב.תמיד לאמת את דירוג העומק של היצרן בממטר או רגל.עבור עבודה רדודה (פחות מ 50 מ'), פלסטיק הם לעתים קרובות מספיק.

קורוזיה והתנגדות כימית

מלח מים הוא קורוזיה גבוהה מתכות לא מוגנים, במיוחד פלדה ואלומיניום. פלסטיק וקרמיקה הם באופן טבעי חסין על מים מלוחים קורוזיה. עבור תגי מתכת, רק אלד פלדת ציונים עם molybdenum (למשל, 316L) או titanium מציעים תאימות מלאה למים הים.

תגית: Range and Frequency Band

RFID תת-ימי כמעט משתמש LF (125-134 kHz) או HF (13.56 MHz) כי UHF מבצע ביצועים נמוכים במים. LF תגים יכולים לקרוא דרך מים ומתכת אבל בטווח קצר מאוד (כמה ס"מ עד מטר) תגים HF מציעים טווח מעט יותר ארוך (עד כמה מטרים).

איכות פיזית וסביבת ההתקנה

שקול את ההתעללות המכנית תג הפנים.בזור למבנה תת-ימי מוגן; תגים על כריתת שיער גרור על פני סלעים.עבור יישומים בעלי רטט גבוה, מתכת או קרמיקה עם מעיל פולימר מגן הוא הטוב ביותר. עבור תגים משובצים בציוד כי חייב להיות קל משקל, סטראט גבוה (למשל, פולימבטן) לעבוד טוב.

תחזוקה לטווח ארוך ותחזוקת זמן

ברנאקלס, שודדים, וגידול אצות על תג יכול לחסום את שדה RF או להפיג את איכות הדיור. כמה חומרים מתנגדים רעייה טובה יותר: חלקי קרמיקה וכמה מפלסטיקים הידרופוביים ששילמו בצורה יעילה יותר מאשר משטחים גסים. ציפויים נגד חיטוי (למשל, מחסניות מחושת) יכולים להיות מיושם אך אסור להפריע לתגי RF.

טמפרטורה קיצונית

מים עמוקים האוקיינוס קרוב מקפיא (2-4 ° C), בעוד מים ליד-קרקע באזורים טרופיים יכולים להגיע ל -30 מעלות צלזיוס או גבוה יותר. כמה פלסטיקים הופכים לערעור בטמפרטורות נמוכות; קרמיקה ומתכות לשמור על התכונות שלהם בטווח רחב יותר. [+] כמו כן לשקול חום מתהליכי ריתוך או סטריליזציה אם התג חייב להיות מחובר באמצעות ריתוך.

דרישות סודיות ומילוי

יישומים ימיים עשויים לדרוש עמידה ב-ATEX (אווירות עתירות) עבור פלטפורמות offshore, או REACH ו- RoHS לתקנות סביבתיות.להבטיח את חומר התג ואת המתחם מוסמכים עבור אזור ההפעלה המיועד.לדוגמה, תגים מפלסטיק עם מטען סטטי גבוה עשויים שלא להיות מותר באזורי נפץ; תגי מתכת מועדפים שם.

תוצאות חיפוש: Matter Selection

Offshore Oil & Gas: Subsea Valve Monitor

חברת שמן צריכה לעקוב אחר ההיסטוריה של תחזוקה על שסתום תת-ימי בעומק של 500 מ'.הם בחרו תגי קרמיקה שכנו בשקע פלדה מגונה של אל-חלד.הקרמיקה סיפקה סובלנות ללחץ מעולה וביצועי RF, בעוד שה ⁇ הגנה על הקרמיקה מפני השפעה במהלך פעילות ROV. התגים כבר בשירות במשך יותר מחמש שנים ללא כישלון.

בסביבה הקרובה של Marine Aquaculture: Cage Net Monitoring

חוות סלמון דרשה תגים המחוברים לטיפוח כדי לעקוב אחר ללבוש ודמיע.התגים הדרושים כדי להיות קל משקל, גמיש, קורוזיה-resistant.החוות בחרה לתגי פוליאורתטן LF. תגים אלה שרדו תנועת גל קבועה וחשיפה למים מלוחים במשך יותר מ מאתיים שנה, עם הגמישות המונעת נקודות מצורפות.

אדריכלות תת-קרקעית: Artifact Tagging

ארכיאולוגים זקוקים לתגיות לא פולשניות עבור חפצים שבריריים התאוששו מספינת טורק.הם השתמשו בתגים HF קטנים המבודדים בפוליקרבונט בהיר, אשר אפשרו בדיקה חזותית של החפץ באמצעות התג.חומר הפלסטיק היה אינרטי ולא הגיב עם מלח או שאריות אורגניות.

מגמות עתידיות בטכנולוגיית חומרים של RFID תת-קרקעית

המחקר ממשיך לדחוף את הגבולות של RFID בסביבות ימיות.חומרים חדשים כמו אנטנה מבוססת גרפן נחקרים עבור החזקים שלהם ואת הגמישות.חומרים אלקטרוניים biodegradable עשויים לאפשר תגים זמניים שמתמוססים לאחר המשימה שלהם, צמצום הפלסטיק באוקיינוס.בנוסף, התקדמות הדפסה 3D מאפשרת דיור תגים מותאם אישית המשלבת חומרים מרובים - הליבה עם פולימרן יתר - עבור ביצועים מבטיחים אחר אזור אפשרי של מתכת, הוא מסוגל לייעלת אפקטים שונים של גירוי, אשר משפרי מתכת, אשר משפרים יותר, אשר משפרים יותר, אשר משפרים של חומרים שונים של חומרים שונים של חומרים מתואמים, אשר משלבים, אשר משפרים, אשר מאפשר עיבוד מתכות.

המלצות על בחירת חומר ה-RFID

שום חומר בודד אינו אידיאלי עבור כל היישומים התת-ימיים.המטריקס ההחלטה צריך להתחיל עם דרישות עומק ולחץ, ואז לעבור למחתרת קורוזיה, לקרוא צרכים בטווח קריאה ועמידות פיזית.עבור רוב מי רדוד (<50 מ') ויישומים רגישים בעלות, תגים מפלסטיק מציעים את האיזון הטוב ביותר. עבור סביבות עמוקות וכבדות גבוהה, תגי קרמיקה הם סטנדרטיים מתכת צריך להיות שמורה עבור מצבים פיזיים קיצוניים יותר.

כאשר ניתן, לבקש תגים מיצרנים ולבחון אותם בתנאים מבוקרים מחקים את אתר הפריסה שלך (דמי סלמון, טמפרטורה, לחץ, לחץ וסטרס מכני) שותף עם ספקים המספקים מפרטים מפורטים כולל אישורים חומריים, דירוגים עומק, וקרא נתונים בטווח מים.

(ב) לקריאה נוספת, מתייחס למשאבים בתעשייה כגון: WEBFLT:0RFID JournalFLT:1 עבור עדכוני טכנולוגיה כלליים, אתר האינטרנט של FLT:2Marine Insightof: 3 עבור שיטות הנדסת האוקיינוס, או מאגרי נתונים של היצרן מחברות כמו FLT:4GAO RFIDFLT:5 ו-FLT:6HIDrated GlobalFLT 7 למפרט ספציפי.

מסקנה

התאמת תגי RFID עבור יישומים ימיים ומימיים נשענת על בחירת חומרים מושכלת.פלסטיק לספק ביצועים יעילים, corrosion-הוכחה עבור מעמקים בינוניים. Ceramics לספק את השלמות והסובלנות הגבוהה ביותר עבור שימושים עמוקים בים. מתכת מציעים פתרונות עמידים לא תואמים כאשר כוח פיזי הוא קריטי, אם כי עם פשרות אותות בזהירות.