[发明专利]一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置与方法

权利要求书

1.一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：包括塑性填料、RFID标签、盖板，所述塑性填料填入分缝表面，所述RFID标签粘贴在盖板顶的内侧，将盖板固定在塑性填料上。

2.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述塑性填料为玻璃钢树脂胶。

3.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述RFID标签谐振频率为950MHz，天线为矩形线圈，贴片长度为二分之一波长，矩形线圈长轴的方向与监测部位最大主应力方向一致，在混凝土的包裹下，有效通信距离为20cm。

4.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述盖板为上凸的弧形板。

5.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述盖板通过膨胀螺栓与混凝土坝连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述盖板为不锈钢材质。

7.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置的使用方法，其特征在于：将具有扫频功能的无线阅读器防水封装，附加在机器上，沿大坝表面的分缝前行，连续以不同频率向分缝盖板发送电磁信号，接收盖板下RFID标签天线反向散射回来的电磁信号，测出RFID标签天线在哪个工作频率下反向散射能量最小，得到天线应变后的谐振频率，计算谐振频率的漂移量。

8.根据权利要求7所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置的使用方法，其特征在于：大坝表面为缓坡时，采用攀爬式机器人读取数据；当大坝表面为陡坡时，无法采用机器人攀爬时，改用无人机搭载阅读器，并在各个高度悬停，向RFID标签发射电磁波，完成数据读取。

9.根据权利要求7所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置的使用方法，其特征在于：计算谐振频率的漂移量的步骤是：

矩形贴片天线谐振频率受辐射贴片长度影响

式中，c是光速，ε_e是有效介电常数，L是辐射贴片长度，ΔL是补偿长度，其中ε_e通过下式计算：

其中，ε_r是介质基片相对介电常数，L是辐射贴片长度，补偿长度ΔL由下式计算：

其中，h是介质板厚度，W是辐射贴片宽度，ε_e是有效介电常数，通常，ΔL小于L，当矩形贴片天线长度方向发生ε的小应变时，天线谐振频率与应变成线性关系，斜率为天线的初始谐振频率：

根据步骤(3)得到的天线应变后的谐振频率，计算谐振频率的漂移量，并结合公式(4)，确定天线所经历的应变量，即分缝的应变。