[发明专利]基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器及无线测量方法

说明书

本发明公开了一种基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器及无线测量方法，其中无源无线贴片天线传感器包括RFID芯片和贴片天线，所述贴片天线包括介质基片，该介质基片的一面固定在被测金属板上，另一面加工出金属贴片，该金属贴片包括微带贴片和T型微带线，微带贴片和T型微带线之间连接RFID芯片。本发明结合RFID技术与天线传感器的优点，信号调制功能排除背景反射干扰信号的影响，结构简单，工作可靠性高，可实现无源无线测量，符合现代化结构健康监测技术对传感器节点的基本需求，具有极大的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及结构健康监测及天线技术领域，具体涉及一种基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器及其无线测量方法。

背景技术

金属结构在现代工程中的使用量极为庞大。大型金属结构常年工作在恶劣的环境中，并长期承受重载及疲劳载荷，难以避免地会产生各种损伤和缺陷。当损伤和缺陷积累到一定程度时，会造成金属结构的承载能力和抗疲劳性能降低，酿成极其严重的后果。因此，采用可靠、实用的技术手段监测金属结构，及时检测出结构中的损伤，进而采取相应的预防措施对减少或避免结构性失效事故的发生具有重要意义。

传统的结构损伤检测与健康监测技术历经几十年的发展，已经形成了一个较完善的理论体系，但在实际应用中仍存在一系列问题，制约了其应用和推广。贴片天线在通信领域应用广泛，因其体积小且容易与载体表面共形，被大量用于飞机、导弹等具有曲面外形的装备上。有学者将贴片天线理论用于金属结构的应变及裂纹检测，设计了一种贴片天线传感器。但是，天线传感器采用电磁散射技术实现无线传感，不可避免的受到背景反射信号的干扰。为提高信号识别的准确度，增加天线传感器的无线读取距离，采用合理的信号调制技术，从混杂背景反射信号的反射信号中提取天线反射信号，具有重要的工程应用价值。

发明内容

为克服现有天线传感器无线测量技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单，工作可靠性高，可实现无源无线测量，且符合现代化结构健康监测技术对传感器节点的基本需求的基于RFID技术的贴片天线传感器及其无线测量方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器，包括RFID芯片和贴片天线，所述贴片天线包括介质基片，该介质基片的一面固定在被测金属板上，另一面加工出金属贴片，该金属贴片包括微带贴片和T型微带线，微带贴片和T型微带线之间连接RFID芯片。

接上述技术方案，所述微带贴片为带有凹槽的矩形，凹槽内设有内馈微带线和RFID芯片，T型微带线的水平短截线底部通过RFID芯片与内馈微带线连接。

接上述技术方案，所述RFID芯片采用卷边、导电胶或焊接工艺固定在贴片天线上。

接上述技术方案，所述RFID芯片为UHF频段的两引脚的无源RFID芯片。

本发明还提供了一种RFID天线传感器无线测量装置，包括控制端PC机、RFID读写器、远距离读取天线和RFID天线传感器；所述控制端PC机与所述RFID读写器连接，所述RFID读写器与所述远距离读取天线连接，所述RFID天线传感器粘接于被测金属结构上；

所述RFID天线传感器为权利要求1-4中任一项所述的无源无线贴片天线传感器；

所述控制端PC机运行RFID读写程序；

所述远距离读取天线控制RFID读写器对RFID天线传感器进行读写操作，所述RFID读写器调整无线读取信号的功率及频率，所述远距离读取天线发射无线读取信号给所述RFID天线传感器，所述RFID天线传感器感知结构应变/裂纹并反射调制信号给所述远距离读取天线。