[实用新型]基于短接式贴片天线的无源无线裂缝传感器及传感系统

说明书

本申请属于结构变形监测领域，提供一种基于短接式贴片天线的无源无线裂缝传感器及传感系统。所述裂缝传感器包括包括下辐射贴片、基板、上辐射贴片、RFID芯片、短接贴片、移动基板，连接线和连接板；下辐射贴片贴合在基板的下表面；上辐射贴片贴合在基板的上表面；RFID芯片焊接在基板的上表面，并与上辐射贴片通过连通；短接贴片贴合在移动基板的下表面；短接贴片与上辐射贴片上下部分重叠短接，且短接贴片与上辐射贴片宽度相等，但两者并不采取任何刚性连接方式；短接贴片与上辐射贴片重叠部分，构成大辐射贴片；移动基板在远离上辐射贴片的一侧通过连接线与连接板连接，移动基板黏贴于连接线上，连接线通过胶水黏贴于连接板上。

技术领域

本申请属于结构变形监测领域，尤其提供一种基于短接式贴片天线的无源无线裂缝传感器及传感系统。

背景技术

建筑、桥梁等重要工程结构在使用荷载和环境作用下随着时间的推移性能逐渐退化，为了准确评估结构的恶化，在过去的几十年中大量的结构健康监测研究得到了发展。作为结构健康监测系统关键部分的传感器，可检测如应变、裂缝和加速度等各参数，这些参数为结构性能的评估提供了可靠的依据。在结构构件中，裂缝可直接反应结构的损伤状态，是结构评估中的重要参数。如在混凝土结构中，结构荷载、温度变化以及不均匀沉降等因素均可使结构产生裂缝，裂缝可加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀，降低结构的承载力，影响其性能；对于钢结构，裂缝通常由往复荷载产生，一旦扩展到临界长度将发生疲劳破坏。

目前，在结构变形监测领域，运用的比较广泛的结构裂缝传感器主要是裂缝宽度仪和超声波测试。传统的裂缝传感器具有测试效果好，分辨率较高等优点，但相对的，该方法只在某个固定周期进行检测，检测之前范围内裂缝就可能扩展至危险宽度；同时，该类传感器通常需要同轴线为其提供能量以及传输信号。对于一个传感系统，大量的同轴线增加了安装难度，需耗费更多的人力和物力。更致命的是，当地震、洪水等自然灾害发生时，同轴线极易损坏，致使传感系统不能正常工作。

针对以上裂缝传感器的改良中，比较有代表性的是基于天线的裂缝传感器。基于天线的裂缝传感器可以实现无源无线传感，但是，目前基于天线的裂缝传感器主要还是以定性测量为主，不能达到定量测量，在实际应用中受到限制。

发明内容

本申请的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种基于短接式贴片天线的无源无线裂缝传感器及传感系统，可避免同轴线在结构健康监测系统中缺点，消除天线基板传递效率的影响，能够可靠、精确的监测结构裂缝宽度。

为了实现上述目标，本申请提供了如下技术方案：

一种基于短接式贴片天线的无源无线RFID裂缝传感器，包括组件一、组件二和组件三；组件一包括下辐射贴片、基板、上辐射贴片、RFID芯片，组件二包括短接贴片、移动基板，组件三包括连接线和连接板；

下辐射贴片紧密电镀贴合在基板的下表面，且下辐射贴片完全覆盖基板的下表面；上辐射贴片紧密电镀贴合在基板的上表面；RFID芯片焊接在基板的上表面，并与上辐射贴片通过焊接连通。

短接贴片紧密电镀贴合在移动基板的下表面；并将组件二置于组件一上，使短接贴片与上辐射贴片紧密靠近上下部分重叠短接，且短接贴片与上辐射贴片宽度相等，但两者并不采取任何刚性连接方式，以保证上辐射贴片可以与短接贴片相互错动；短接贴片与上辐射贴片重叠部分，构成大辐射贴片；

移动基板在远离上辐射贴片的一侧通过连接线与连接板连接，移动基板黏贴于连接线上，连接线通过胶水黏贴于连接板上。

进一步，组件一黏贴于结构一侧，组件二和组件三连接并通过连接板与结构另一侧相连。当结构两侧因裂缝产生相对位移，组件一便与组件二产生相对位移，使得短接贴片和上辐射贴片之间发生相对错动，从而导致大辐射贴片长度变化，从而改变传感系统的谐振频率。