[发明专利]一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器

权利要求书

1.一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器，其特征在于：该传感器由标签天线和标签芯片(4)组成；标签天线包括金属辐射面(1)、短路墙(2)、第一馈线(3)、第二馈线(5)、介质基层(6)、金属接地板(7)和短路孔(8)；标签天线用于接收阅读器传来的电磁波能量并传输到标签芯片(4)，以激活传感器；金属辐射面(1)和介质基层(6)决定标签天线的谐振频率；标签芯片(4)能与阅读器进行数据通信，标签芯片(4)位于第一馈线(3)和第二馈线(5)之间，第一馈线(3)嵌入到凹槽(9)中然后与金属辐射面(1)连接，第二馈线(5)通过短路孔与金属接地板(7)连接，短路墙(2)设置在金属辐射面(1)的侧部，金属辐射面(1)通过短路墙(2)与金属接地板(7)相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器，其特征在于：金属辐射面(1)长度范围为50mm～55mm，宽度范围为50mm～55mm，厚度范围为0.017mm；金属辐射元(1)通过第一馈线(3)与芯片(4)正极相连，负极与第二馈线(5)相连，第一馈线(3)的长度范围为5mm～10mm，宽度范围为1mm～3mm；第二馈线(5)长度范围为5mm～20mm，宽度为1mm～3mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器，其特征在于：标签传感器与被测结构相贴合，即标签传感器的金属接地板(7)的下表面通过胶水粘合在被测结构的应变集中处，当被测结构受力形变时，被设计成微带天线形式的标签天线尺寸也会跟着改变，谐振频率会发生偏移，标签芯片再通过信号调制技术，消除环境带来的噪声干扰，将标签天线谐振频率的漂移信息通过传感器传递给外部设备，实现应变量的非接触式检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器，其特征在于：对于标签传感器，将标签芯片与标签天线直接相连，当两者阻抗共轭匹配时，满足工作需求；金属辐射面(1)末端设有凹槽(9)，第一馈线(3)嵌入到凹槽(9)中连接金属辐射面，通过改变调第一馈线(3)的长和宽，调节标签天线实部阻抗；金属辐射面(1)，第一馈线(3)，第二馈线(5)下表面与介质基层(6)上表面贴合，介质基层(6)下表面与金属接地板(7)的上表面贴合；第二馈线(5)通过短路孔(2)与金属接地板(7)相连形成短路短截线，调节标签天线虚部阻抗，金属辐射面(1)通过短路墙(2)与金属接地板(7)相连，形成λ/4矩形贴片天线，用于减小天线尺寸。

5.根据权利要求1所述的一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器，其特征在于：介质基层(9)是高频板材材料，其长度取值在80mm～100mm，宽度取值在80mm～100mm，厚度d取值在0.254mm～0.787mm；介质基层(6)与金属接地板(7)粘结，金属接地板(7)的长宽尺寸与介质基层(6)的长宽尺寸相同；其中，金属辐射面(1)，第一馈线(3)，第二馈线(5)，介质基层(6)，金属接地板(7)的厚度与金属辐射面(1)一致。

6.根据权利要求1所述的一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器，其特征在于：金属辐射面(1)、第一馈线(3)、第二馈线(5)、金属接地板(7)均为铜箔片。

7.根据权利要求1所述的一种基于微带天线式RFID标签的阵列应变传感器，其特征在于：根据标签芯片具有唯一编码的特点，利用外部通信设备同时读取多个标签传感器，实现大面积应力监测。