利用射頻識別技術(shù)(RFID)設(shè)計(jì)了帶芯片的貼片天線傳感器以實(shí)現(xiàn)無源無線的結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測。通過理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬證實(shí)了貼片天線諧振頻率與所受應(yīng)變有著近似的線性關(guān)系,靈敏度系數(shù)為天線的初始諧振頻率。實(shí)際應(yīng)用中因剪力滯后效應(yīng)導(dǎo)致天線與試件應(yīng)變不一致,通過模擬和試驗(yàn)求解傳遞效率系數(shù)進(jìn)而對傳感器的靈敏度系數(shù)進(jìn)行修正。設(shè)計(jì)拉伸試驗(yàn),分別將貼片天線以縱向、橫向方式粘貼在鋁板上,采用無線測試方案測量天線在不同荷載作用下的諧振頻率,試驗(yàn)表明,天線的諧振頻率與天線長度方向上應(yīng)變具有良好的線性關(guān)系,傳感器靈敏度系數(shù)的實(shí)測值與理論計(jì)算值符合較好,可精確地用于應(yīng)變檢測。

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【部分圖文】：

圖1 RFID應(yīng)變傳感器系統(tǒng)

RFID是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)，按照是否需要外部供電分為有源和無源（Passive）兩種。如圖1(a）所示，基于RFID技術(shù)的無源無線應(yīng)變傳感系統(tǒng)由RFID閱讀器和RFID天線傳感器組成。天線傳感器（圖1(b））包括貼片天線和IC芯片兩部分。其中，貼片天線為....

圖2 天線尺寸參數(shù)

依據(jù)式（1）對貼片天線進(jìn)行設(shè)計(jì)，基板材料選用RT/duroid?5880，相對介電常數(shù)為2.2，尺寸選為69mm×61mm×0.5mm，上輻射貼片和下輻射貼片均為鍍銅層，上輻射貼片尺寸選為54.9mm×50mm×0.1mm，下輻射貼片尺寸為69mm×61mm×0.1....

圖3 閾值功率曲線示意圖

閱讀器天線和貼片天線的增益G1和G2均為一常數(shù)，其間距固定時d也為定值。當(dāng)閱讀器所發(fā)射電磁波的頻率f改變時，根據(jù)函數(shù)η(f)的特性可知，函數(shù)F(f)有最小值，函數(shù)F"(f)有最大值，即在某一頻率范圍內(nèi)閾值發(fā)射功率最小值點(diǎn)和閾值反射功率最大值點(diǎn)對應(yīng)的頻率為天線的諧振頻率（圖3）。因....

圖4 有限元模型（單位：mm)

選用鋁板作為拉伸試件，由于所用夾具（WDW-50，濟(jì)南測試廠）的限制，端部尺寸不得超過3cm，而粘貼天線的區(qū)域不得小于天線最大尺寸6.9cm，故本試驗(yàn)所用試件模型如圖4所示。其中區(qū)域I為加載區(qū)域，區(qū)域II為力傳遞區(qū)域，區(qū)域III為傳感器粘貼區(qū)域。經(jīng)過傳遞區(qū)域可保證中間傳感器粘....

本文編號：4012757