无源无线应变传感器的模拟与测试

发布时间：2024-11-27 22:12

　　 利用射频识别技术(RFID)设计了带芯片的贴片天线传感器以实现无源无线的结构应变监测。通过理论推导和数值模拟证实了贴片天线谐振频率与所受应变有着近似的线性关系,灵敏度系数为天线的初始谐振频率。实际应用中因剪力滞后效应导致天线与试件应变不一致,通过模拟和试验求解传递效率系数进而对传感器的灵敏度系数进行修正。设计拉伸试验,分别将贴片天线以纵向、横向方式粘贴在铝板上,采用无线测试方案测量天线在不同荷载作用下的谐振频率,试验表明,天线的谐振频率与天线长度方向上应变具有良好的线性关系,传感器灵敏度系数的实测值与理论计算值符合较好,可精确地用于应变检测。

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【部分图文】：

图1 RFID应变传感器系统

RFID是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，按照是否需要外部供电分为有源和无源（Passive）两种。如图1(a）所示，基于RFID技术的无源无线应变传感系统由RFID阅读器和RFID天线传感器组成。天线传感器（图1(b））包括贴片天线和IC芯片两部分。其中，贴片天线为....

图2 天线尺寸参数

依据式（1）对贴片天线进行设计，基板材料选用RT/duroid?5880，相对介电常数为2.2，尺寸选为69mm×61mm×0.5mm，上辐射贴片和下辐射贴片均为镀铜层，上辐射贴片尺寸选为54.9mm×50mm×0.1mm，下辐射贴片尺寸为69mm×61mm×0.1....

图3 阈值功率曲线示意图

阅读器天线和贴片天线的增益G1和G2均为一常数，其间距固定时d也为定值。当阅读器所发射电磁波的频率f改变时，根据函数η(f)的特性可知，函数F(f)有最小值，函数F"(f)有最大值，即在某一频率范围内阈值发射功率最小值点和阈值反射功率最大值点对应的频率为天线的谐振频率（图3）。因....

图4 有限元模型（单位：mm)

选用铝板作为拉伸试件，由于所用夹具（WDW-50，济南测试厂）的限制，端部尺寸不得超过3cm，而粘贴天线的区域不得小于天线最大尺寸6.9cm，故本试验所用试件模型如图4所示。其中区域I为加载区域，区域II为力传递区域，区域III为传感器粘贴区域。经过传递区域可保证中间传感器粘....

本文编号：4012757