[发明专利]感测系统和方法

权利要求书

1.一种感测系统，其包括：

具有基质结构的材料，多个感测元件内嵌在所述基质结构中，所述感测元件具有响应于所述材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性；以及

包含天线的接收器，所述接收器经布置以接收源RF信号和返回的RF信号，所述返回的RF信号是从所述材料接收到的；

其中所述感测元件的所述电子分布和/或输送特性中的改变致使所述源RF信号改变，使得可根据所述返回的RF信号确定所述材料的特性中的改变。

2.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述感测元件经布置以改变所述材料的电介质特性。

3.根据权利要求1或2所述的感测系统，其中所述感测元件经布置以改变所述材料的磁特性。

4.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包含纳米颗粒，所述纳米颗粒包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、金纳米环、磁性颗粒、纳米线和球形纳米颗粒中的至少一者。

5.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包含细孔。

6.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包括颗粒，所述颗粒的谐振频率由所述材料的电和/或机械特性中的改变而改变。

7.根据权利要求6所述的感测系统，其中所述感测元件包括颗粒，所述颗粒经由磁致伸缩、反压电性、磁直接产生或电子耦合而造成所述源RF信号中的改变，使得在所述返回的RF信号中引起谐振。

8.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包括颗粒，所述颗粒的谐振Q因子由所述材料的电和/或机械特性中的改变而改变。

9.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件经布置以在与所述源RF信号相互作用后在所述返回的RF信号中产生所述源RF信号的谐波频率。

10.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述材料包括聚合物。

11.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述材料包括纳米复合材料。

12.根据权利要求11所述的感测系统，其中所述材料包括弹性体或环氧树脂基质。

13.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件在所述材料内大体上相等地间隔。

14.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述材料的所述特性中的所述改变是响应于环境改变，所述环境改变是所述材料的应力、张力、温度、pH、水合、体积失真、密度波动、污染、辐射或结冰中的改变。

15.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中由所述收发器产生的所述无线电信号经过脉冲、频率、相位或数字调制。

16.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其进一步包括：

至少一个发射器，其中所述至少一个发射器经布置以发射源RF信号。

17.根据权利要求16所述的感测系统，其中所述感测系统经布置以确定两倍于由所述发射器产生的所述源RF信号的频率下的所述返回的RF信号之间的振幅比，以便监视所述感测元件之间的局部相互作用。

18.根据权利要求16所述的感测系统，其中所述源RF信号经布置以加热所述材料的一位点，在所述位点处所述材料的所述特性中的所述改变经确定。

19.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述天线包括定向天线。

20.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述天线包括抛物线或相控阵列天线结构中的一者。

21.根据权利要求16到19中任一权利要求所述的感测系统，其中所述天线经布置以朝向包括所述材料的结构的预定目标位点引导所述源RF信号。

22.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测系统进一步包括经布置以确定所述材料的机械、电和化学状态中的至少一者的电路。

23.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测系统经布置以将所述材料的谐振频率确定为时间的函数。