[实用新型]应变传感器和应变检测系统

说明书

本实用新型公开了应变传感器和应变检测系统，应变传感器包括：透波衬底薄膜以及设置于透波衬底薄膜表面上的多个平面导电结构，每个平面导电结构包括：第一至第四平面电感，各个平面电感的第一端相连于连接节点，第一和第三平面电感在第一方向上排布，第二和第四平面电感在第二方向上排布；第一至第四电极，分别与第一至第四平面电感的第二端对应相连，其中，在透薄衬底薄膜表面上，在第一方向上相邻的第一电极和第四电极间隔且相对地设置，在第二方向上相邻的第二电极和第三电极间隔且相对地设置。本实用新型通过在至少两个方向上设置多个不需要外接电源的平面导电结构实现了应变传感器与检测模块之间的无线连接以及多方向上的应变检测。

技术领域

本实用新型涉及传感器及应力应变检测技术领域，更具体地，涉及一种应变传感器及应变检测系统。

背景技术

在航天航空、海洋装备、地面行进装备、大型建筑等领域中，需要对结构的表面和内部应变进行应变监测，一般采用力学测试的手段来获得待测结构表面或内部的应变信息来达到应变监测的目的。

通过应变监测可有效地监测待测结构内部的应变情况；推动科学研究中对材料力学性质的研究；工程中通过获取结构内部的应变信息可以有效识别结构所受载荷及结构损伤。

现有技术中，大部分技术如应变片测量等只能测量物体表面应变，对于物体内部的应变测量目前主要使用光纤光栅技术，然而光纤光栅布线复杂、维护困难、成本高；同时，现有技术只能测量单一方向上的应变，而无法对多个方向上的物体表面和/或物体内部的应变进行测量和分析。目前尚未提出有效的解决方案来解决这些问题。

实用新型内容

针对相关技术中布线复杂、维护困难、成本高、并且只能实现单一方向上的应变检测的问题，本实用新型提出一种应变传感器及应变检测系统，能够在多方向上实现对应变信息的无源无线检测。

根据本实用新型的一方面，提供了一种应变传感器，其特征在于，所述应变传感器包括透波衬底薄膜以及设置于所述透波衬底薄膜表面上的多个平面导电结构，所述多个导电结构按照第一方向和第二方向形成阵列，每个所述平面导电结构包括：第一至第四平面电感，各个所述平面电感的第一端相连于连接节点，所述第一和第三平面电感在所述第一方向上排布，所述第二和第四平面电感在所述第二方向上排布；第一至第四电极，分别与所述第一至第四平面电感的第二端对应相连，其中，在所述透薄衬底薄膜表面上，在所述第一方向上相邻的所述第一电极和所述第三电极间隔且相对地设置，在所述第二方向上相邻的所述第二电极和所述第四电极间隔且相对地设置。

优选地，所述第一方向与所述第二方向在所述透薄衬底薄膜的表面所在平面内垂直。

优选地，每个所述电极包括：多个平行的叉指部；以及侧边部，用于在所述多个叉指部的一侧将所述多个叉指部相连，在所述透薄衬底薄膜表面上，相邻的两个所述电极的所述叉指部间隔设置以形成叉指电容。

优选地，每个所述平面电感的第二端与对应的所述电极的所述侧边部相连。

优选地，各所述平面电感为整体轮廓呈三角形的S型电感。

优选地，各个所述平面电感的整体轮廓呈等腰直角三角形，各所述平面电感的第二端对应于所述等腰直角三角形的直角。

优选地，每个所述平面导电结构还包括连接结构，所述连接结构包括：沿所述第一方向延伸的第一连线，用于将所述第一平面电感的第一端和所述第三平面电感的第一端相连；沿所述第二方向延伸的第二连线，用于将所述第二平面电感的第一端和所述第四平面电感的第一端相连，其中，所述第一连线和所述第二连线相交于所述连接节点。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种应变检测系统，其特征在于，包括：上述任一项应变传感器；以及用于检测应变传感器在多个方向的谐振频率以得到待测结构的应变信息的检测模块，所述检测模块与所述应变传感器为无线连接。