[发明专利]一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器

权利要求书

1.一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器，其特征在于，所述无线传感器包括通信天线、取能天线、可变匹配网络、解调器、反向散射调制器、控制器、物理取能模块、电源管理模块、存储器和传感器；所述通信天线与可变匹配网络的输入端相连；所述可变匹配网络的输出端与解调器输入端相连；所述解调器输出端与控制器的输入端相连；所述取能天线、物理取能模块的输出端与电源管理模块的输入端相连；所述电源管理模块的输出端分别与解调器输入端、可变匹配网络输入端、反向散射调制器输入端和控制器输出端相连；所述存储器的输出端、传感器输出端与控制器输入端相连；所述控制器的输出端与反向散射调制器输入端相连；所述反向散射调制器的输出端与可变匹配网络的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器，其特征在于，所述可变匹配网络包含可调匹配网络、振荡器和锁相环；锁相环输入端接通信天线；振荡器输出端接锁相环输入端；锁相环输出端接可调匹配网络输入端；可调匹配网络的输出端接解调器输入端和通信天线；振荡器和锁相环构成频率数字转换器，频率数字转换器能将天线接收信号频率转换为相应数字信号并自动反馈控制可调匹配网络的中心频率；所述可变匹配网络用于完成不同输入信号频率下的功率匹配，达到最佳功率接收状态。

3.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器，其特征在于，所述取能天线和物理取能模块用于为电源管理模块提供所需的能量；所述取能天线用于捕获空间中的电磁波为电源管理模块提供能量；所述物理取能模块能通过振动取能或者温差取能的物理取能方式为电源管理模块提供能量。

4.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器，其特征在于，所述通信天线用于完成接收无线通信信号和发送反向散射调制信号。

5.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器，其特征在于，所述传感器用于完成各种物理量的检测及数字转换；包括温度传感器、加速度传感器和湿度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器，其特征在于，所述反向散射调制器，用于控制器输出信号的反向散射调制；所述反向散射调制器基于雷达反向散射调制原理，具有零功耗调制、电路结构简单和功耗低的特点，适合工作在高损耗的混凝土环境中。

7.根据权利要求2所述的一种适用于混凝土结构健康监测的无线传感器，其特征在于，所述可变匹配网络中，数字锁相环利用外部输入的无线信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，从而使可调匹配网络能自动调节中心频率，完成不同输入信号频率下的自适应功率匹配。