[发明专利]基于无源RFID应变传感器的索力监测装置及监测索力的方法

说明书

本发明公开了一种基于无源RFID应变传感器的索力监测装置及监测索力的方法，装置包括夹持部件、拉索和传感器；将夹持部件通过螺母固定安装在拉索上，再将传感器安装在夹持部件上表面，通过螺丝固定住；传感器由矩形贴片式无源RFID标签天线及两端固定夹板组成，利用天线谐振频率与其物理尺寸之间较好的线性关系，在设计过程中将标签天线部分设计成便于进行应变测量的矩形贴片式标签天线，实现应变的无源非接触测量。本发明所述索力监测装置，可根据需要设计不同尺寸的矩形贴片式无源RFID标签，与两端固定夹板结合形成应变传感器，具有安装简便、非接触式测量、远距离识别、数据读取迅速、测试结果准确的特点。

技术领域

本发明涉及索力监测装置技术领域，具体涉及一种基于无源RFID应变传感器的索力监测装置及监测索力的方法。

背景技术

拉索作为一种高效承受拉力的结构构件，越来越广泛的应用于土木工程领域，参与的结构类型有斜拉桥、索穹顶、索桁架、张弦梁等空间结构，因此准确测试索力对施工控制和结构寿命期整体状态评估具有重要意义。目前，估算拉索索力方法主要有直接测量法和间接测量法，直接测量法有千斤顶压力表法和压力传感器法，间接测量法有磁通量法和振动频率法，四种方法优缺点归纳如下：

1、千斤顶压力表法是施工过程中控制索力常用的一种方法，但无法测量已张拉完毕的拉索；

2、压力传感器法测量精度较高，但易受温度和湿度影响，稳定性差，且价格昂贵，测量成本高；

3、磁通量法是无损监测，具有测试动态响应快，使用寿命长，价格低廉，且测量结果不受风、振动及钢缆索表面防腐层等环境因素影响，但该方法理论和技术尚未完全成熟，需针对不同的拉索材料建立不同模型，通用性和实用性较差；

4、振动频率法分为接触式测量和非接触式测量，接触式测量需在拉索上安装加速度传感器，通过相应的软件对采集的振动数据进行分析，得到索的基频后采用相应公式计算索力，该方法缺点在于需要进行复杂的布线，并且传感器安装位置会受到限制，非接触式测量是基于激光技术的远程检测方法，无需在索上进行复杂的布线，但它只能实现即时测量，不能对索进行长期监测。

近年来无源RFID技术发展迅猛，能够快速实现标签非接触式读取，在物联网领域得到广泛发展与应用。RFID标签包括芯片和天线两部分，且天线具有特殊力学特性——谐振频率与天线物理尺寸有较好的线性关系。因此，将标签天线部分设计成便于进行应变测量的矩形贴片形式来实现应变的无源非接触测量，通过测试天线变形前后谐振频率偏移获取天线变形量。

综上，设计一种新型索力监测装置，结合RFID标签天线应变传感器，通过对矩形贴片式天线按要求进行重新设计，使其在满足性能的前提下达到更远的通讯距离，实现远距离非接触式索力监测，是十分必要且有发展前景的。

发明内容

针对上述背景，本发明的目的在于提供一种基于无源RFID应变传感器的索力监测装置及监测索力的方法。该装置具有安装简便、非接触式测量、远距离识别、数据读取迅速、测试结果准确的特点。

为了解决上述技术问题，实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于无源RFID应变传感器的索力监测装置，包括固定在拉索上的两组夹持部件、安装在所述两组夹持部件上的无源RFID应变传感器；

两组夹持部件为第一组夹持部件和第二组夹持部件；

所述的无源RFID应变传感器包括矩形贴片式无源RFID标签天线，所述的第一组夹持部件和第二组夹持部件上均设有固定夹板，所述的矩形贴片式无源RFID标签天线通过两组夹持部件上的固定夹板固定。

作为优选，以下为本发明的优选技术方案：