湿度是人们生产生活中重要的环境参数,在工业、农业、航空航天及货物储存等领域扮演着重要的角色。近年来,学者们在提高湿度传感器性能的同时,也开展了突破传统应用领域的研究,特别是在生物医学传感、可穿戴计算、大面积传感等新兴物联网应用领域,激发了对具有共形共面特性柔性湿度传感器的迫切需求。目前市场上常见的湿度传感器往往采用丝网印刷或金属刻蚀工艺制备电容式或电阻式传感器。这些传感器在一些弯曲表面或是人体湿度监测领域具有较大的限制,如金属电极采用刚性金属材料,弯曲变形性差;而丝网印刷电极在经过多次弯曲变形后,其电极表面易发生破裂,影响传感器的使用寿命等。此外,这些基于被动电学元件的传感器在测试过程中不仅需要引入复杂的引线,且需要电源供电使传感器工作。因此,有必要制备一种基于织物的无线无源湿度传感器,且使传感器具有较好的弯曲折叠性,从而实现传感器系统工作的无线无源,克服现有湿度传感系统中存在的柔性较差和引线及电源问题。本文应用被动式UHF RFID技术,采用织物基刺绣制备工艺,结合叉指电容式湿度传感器和RFID标签天线阻抗调制原理,设计一种基于被动式UHF RFID标签的柔性织物湿度传感器。本文首先通过仿真技术和单因子及多因子相结合的研究方法,以织物基刺绣RFID天线的谐振频率及S11参数为指标进行结构参数优化;然后以结构参数优化后的RFID天线为基础,外接叉指结构湿度传感器,讨论叉指电容式湿度传感器的结构及传感性能,以及刺绣制备传感器所用的导电纱线及织物基底材料;最后通过外接可变电容器构建湿度与谐振频率的特性曲线,并制备样品验证其在一定相对湿度时的测试准确性。具体的研究内容和结论如下:（1）应用参数化仿真分析技术,以谐振频率及S11参数为指标参数,优化适用于织物基刺绣制备方式的RFID标签天线结构参数及其激励端口位置,并验证优化后标签天线的性能,讨论其是否符合传感器应用需求。结果表明,优化后的RFID天线结构合理,且当激励端口位于上部位置时天线性能最好。以传统T匹配偶极子天线的结构参数为基础,利用电磁仿真软件参数化分析天线的6个几何结构参数,依次探究这些结构参数对天线性能的显著性影响程度。单参数分析结果表明,标签天线的长度对其增益具有显著性影响;耦合环的宽度和耦合环与馈电点的距离对S11参数具有显著性影响。进一步对天线进行多参数优化分析,得出适用于织物基刺绣天线标签的最佳结构参数组合。在此结构基础上,依次选择天线耦合环馈电段的上部、中部、下部这三个位置的激励端口进行仿真,结果表明当端口位置依次为上、中、下三个位置时,S11峰值呈现减小的趋势,天线的谐振频率向低频偏移。最后通过工业化刺绣的方式,在牛仔机织棉布上用铜丝包缠纱刺绣制备上述优化后的RFID标签天线,并对比优化前后的性能。测试结果显示,优化后偶极子天线的工作谐振频率为0.914 GHz,且在10d B带宽内覆盖了所有中国频段的超高频范围,说明结构参数优化后的天线性能有了较大程度的改善,满足本课题进一步研究需求。（2）应用对比分析方法,研究RFID湿度传感器的刺绣导电纱线及织物基底对灵敏度和介电常数的影响。结果表明,铜丝包缠纱作为导电纱线所制备的叉指电容式湿度传感器的灵敏度较大;织物基底材料在吸收相同的水蒸气时,结构紧密的纯棉牛仔布的介电常数变化较小,适合用作制备叉指电极结构控制湿度传感性能的基底材料。为了探究攻读导电纱线对湿度传感器灵敏度的影响,分别用铜丝包缠纱和镀银纱2种导电纱线制备相同结构的叉指电容式湿度传感器,测试结果可得,由于线电阻较小,铜丝包缠纱制备的叉指电容式湿度传感器在相同的湿度范围内电容变化更大,灵敏度更高。对于织物基底而言,其介电常数随吸湿量的变化越小,越能降低织物基底本身对RFID天线标签辐射性能的影响,湿度监测就越准确。选择两种结构不同的棉织物,测试其在吸湿后的介电常数变化,测试结果可得结构紧密的牛仔棉机织物介电常数随吸湿量变化较小,适合选作制备叉指电极结构控制湿度传感性能的基底材料。（3）应用定量分析方法,研究刺绣叉指电容式湿度传感器的湿度传感性能。结果表明,该湿度传感器的电容灵敏度及重复稳定性均较高,但其湿滞偏大。配置不同浓度的饱和盐溶液模拟不同的湿度环境,将叉指电容式湿度传感器依次放入含有不同浓度的饱和盐溶液的密闭容器中,测试吸湿稳态下电容。结果显示,随着相对湿度的增加其灵敏度增大,最大为2.742 p F/%RH;分别将湿度传感器放入高湿和低湿饱和盐溶液密闭容器中,探究其在吸湿和放湿过程中的滞后性,结果表明由于织物本身在吸湿和放湿过程中热能作用和纤维结构的差异,使得纺织湿度传感器具有更大的湿滞。并且,将叉指电容式湿度传感器从干燥状态放入相对湿度为97.3%的饱和K2SO3溶液密闭容器中,达到稳定状态后再将其放回空气中,循环5次,连续测试显示其在多次吸湿和放湿后电容变化曲线具有较好的一致性。进一步应用纤维的吸湿原理,发现引起传感器湿滞后的机理是水分子在进出纤维时的结构变化、表面能变化等等。（4）采用中间变量标定法,以电容为中间转换量构建湿度与RFID天线辐射性能参数的标定曲线,并选择一种变化量较大的参数作为湿度响应指标。基于前期得到的湿度-电容关系曲线,用同等电容范围的可变电容器代替叉指电容式湿度传感器,外接在织物基刺绣RFID天线标签馈电点两端,测试其在激励端口外接不同电容时的谐振频率和反向散射功率变化,并根据叉指电极的电容-湿度变化函数,分别确定湿度与RFID湿度传感器的谐振频率和反向散射功率的标定曲线;最后测试所制备的织物基刺绣RFID湿度传感器在相对湿度为57.6%时的谐振频率和反向散射功率值。通过验证实验可得,应用所构建的谐振频率-湿度标定曲线进行测量的测试误差小,同等湿度引起的变化量大,可以作为湿度监测的响应指标。综合上述讨论分析,本文确定了适合采用刺绣方式在织物表面制备RFID湿度传感器的结构参数和纺织材料,使传感器在超高频范围内具有较好的辐射性能。将其用于湿度监测时,叉指结构电容的改变会引起标签天线谐振频率的偏移,且以电容为中间转换量可准确构建湿度与RFID天线辐射性能参数的标定曲线。该传感器不仅具有较好的柔性和变形性,而且可用于远距离、弯曲表面的湿度监测,在智能包装及可穿戴环境等湿度监测领域具有广阔的应用前景。