[发明专利]一种用于隧道应变监测的基于射频识别技术的应变传感器

说明书

本发明公开了一种用于隧道应变监测的基于射频识别技术的应变传感器，包括：惠斯通电桥，用于贴附于结构待测变形处的表面，随结构的变形，其两端的电压差值改变；RFID标签，其接口与惠斯通电桥导线连接，用于采集惠斯通电桥的电压差值信号，并将电压差值信号转换为射频数字信号，并发送；RFID阅读器，用于接收RFID标签发送的射频数字信号，并将射频数字信号还原为电压差值信号，并传输；上位机，用于接收RFID阅读器传输的电压信号差值，并根据电压信号差值得出结构待测变形处的应变。使用该应变传感器为非接触式识别，避免了布设大量的数据线；且抗干扰强、识别速度快、寿命长。

技术领域

本发明属于隧道监测装置技术领域，具体涉及一种用于隧道应变监测的基于射频识别技术的应变传感器。

背景技术

目前常用的应变传感器有电阻式应变片、振弦式应变计和布拉格光纤光栅传感器。电阻式应变片一般由康铜丝或者镍铬丝绕成栅状夹在两层绝缘薄片中制成，其测量应变的原理是：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。振弦式应变计是利用弦振频率与弦的拉力的变化关系来测量应变。当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部的应变量。布拉格光栅传感器的原理是是基于光纤光栅布拉格波长的漂移理论。布拉格光栅受到应力或温度变化影响，光栅栅距就会发生变化，反射波的光波波长也会随之改变，并且反射不同的波长。利用光栅解调仪测量反射波长变化，进而测量应变信息。

上述应变传感器具有各自的优点，同时存在不可避免的缺点：传感器需要有线布置，当测点数量大时，布线复杂；在一些无法大量布线的情况下，其适用性受到很大限制；监测过程需要实时供电，在结构受到诸如火灾的影响而供电失效时，传感器无法获得结构受灾时的数据；信号采集设备昂贵，运维成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于隧道应变监测的基于射频识别技术的应变传感器，为非接触式识别，避免了布设大量的数据线；且抗干扰强、识别速度快、寿命长。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种用于隧道应变监测的基于射频识别技术的应变传感器，包括：

惠斯通电桥，用于贴附于结构待测变形处的表面，随结构的变形，其两端的电压差值改变；

RFID标签，其接口与惠斯通电桥导线连接，用于采集惠斯通电桥的电压差值信号，并将电压差值信号转换为射频数字信号，并发送；

RFID阅读器，用于接收RFID标签发送的射频数字信号，并将射频数字信号还原为电压差值信号，并传输；

上位机，用于接收RFID阅读器传输的电压信号差值，并根据电压信号差值得出结构待测变形处的应变；

惠斯通电桥由第一电阻式应变片、第二电阻式应变片、第二固定电阻和第一固定电阻依次导线连接组成，并在两两之间各引出一个连接点；

第一电阻式应变片用于贴附于结构待测变形处的表面，用于随结构变形而变形；

第二电阻式应变片，用于固定于结构待测变形处周边，用于消除温度变化对两个应变片阻值的影响。

进一步地，该RFID标签包括电压信号输入口、接地端、标签射频芯片、标签天线和纽扣电池；电压信号输入口、接地端、标签天线和纽扣电池均与标签射频芯片相连接；

电压信号输入口和接地端还分别与第一连接点和第二连接点导线连接；用于采集两连接点间的电压差值信号；

纽扣电池的两极分别与第三连接点和第四连接点导线连接；