农业机械学报

作者：时国龙，胡国平，蔡家柱，卫晓磊，董大明

单位：安徽农业大学,安徽农业大学,安徽哈泰智能科技有限公司,中科合肥智慧农业谷有限责任公司,北京市农林科学院,

关键词：生鲜农产品;农业传感器;氨气检测;品质裂变;无芯片射频识别

基金：国家自然科学基金项目(62303018)和合肥市自然科学基金项目( HZR2413)

生鲜农产品易发生品质劣变，其中氨气是反映其品质变化的重要检测指标。针对传统有芯片氨气传感器电路设计复杂、寿命有限问题，设计了一种无芯片射频识别(Radio frequency identification, RFID)氨气传感器，用于生鲜农产品挥发性氨气检测。首先，基于高频电磁仿真软件（High frequency structure simulator，HFSS）设计了微带贴片天线结构，研究了传感器天线的电磁场分布、回波损耗S11和极化特性，通过在微带天线上加载金属短路和寄生单元优化了传感器结构；采用激光雕刻技术制备传感器标签，并选择了在室温下对氨气具有良好选择性的ZnO/TiO2纳米复合材料，将其喷涂在微带天线表面辐射单元上；其次，结合氨气射频检测原理，搭建了基于无芯片RFID的生鲜农产品挥发性氨气测试系统，分析了传感器的交叉敏感性和低温高湿环境下的稳定性，最后，对实际测试结果进行了主成分分析和Pearson相关分析。试验结果表明，该无芯片RFID传感器中心谐振频率为2.25GHz，加载金属短路后增益提升0.13dB，在实验室氨气质量浓度0~100mg/L环境下灵敏度达到0.11dB·L/mg，实际测试过程中，鸡肉氨气传感响应值较高，为9.0dB；虾肉氨传感响应值较低，为4.5dB。此外，传感器检测响应能有效区分干扰气体（H2S、CO2、CH4、C2H5OH），相关系数绝对均值均小于0.5；在低温高湿环境下，传感器能够有效完成氨气检测，且稳定性良好。

来源：2025年第4期

《农业机械学报》期刊编辑部

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