偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器的制造方法
【專利摘要】偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器，涉及一種無線應(yīng)變傳感器。本發(fā)明的目的在于提供一種通過測量偶極子天線諧振頻率偏移反映被監(jiān)測結(jié)構(gòu)應(yīng)變的無線應(yīng)變傳感器。所述無線應(yīng)變傳感器由偶極子層（1）、介質(zhì)基片（2）、接地板（3）組成，其中偶極子層（1）和接地板（3）分別附在介質(zhì)基片（2）的上下表面，組成偶極子天線。使用時，將接地板（3）的另一面與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)（4）粘結(jié)，被監(jiān)測結(jié)構(gòu)（4）的應(yīng)變將會引起偶極子天線的應(yīng)變，偶極子天線的應(yīng)變將會導(dǎo)致偶極子天線諧振頻率發(fā)生偏移。因此本發(fā)明通過無線監(jiān)測偶極子天線諧振頻率的變化便可反映出被監(jiān)測結(jié)構(gòu)表面的應(yīng)變情況。
【專利說明】偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線應(yīng)變傳感器，尤其是一種利用偶極子天線技術(shù)實現(xiàn)的無線應(yīng)變傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化工業(yè)水平的不斷提高，工程結(jié)構(gòu)變的越來越復(fù)雜化、智能化和多元化。如何確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的運行是各界關(guān)心的重點。結(jié)構(gòu)在疲勞載荷下會在應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生細小裂紋，如果裂紋沒有及時被發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，隨著裂紋的進一步擴展，將會產(chǎn)生昂貴的結(jié)構(gòu)修補費用，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的破壞，造成巨大的災(zāi)難性事件。因此如果可以對結(jié)構(gòu)的應(yīng)變進行長時間監(jiān)測，就可以有效的避免這類災(zāi)難的發(fā)生。
[0003]當(dāng)前被應(yīng)用的電阻應(yīng)變片、光纖傳感器、超聲波檢測等監(jiān)測技術(shù)，需要在結(jié)構(gòu)表面布置很長的線纜并且很難進行長時間監(jiān)測。因此這些技術(shù)很難對航空航天飛行器、車輛、船舶等高速運行的結(jié)構(gòu)進行實時應(yīng)變監(jiān)測。而近些年發(fā)展的一些無線傳感技術(shù)均需要模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器、無線收發(fā)器和電池等設(shè)備，這就造成了監(jiān)測設(shè)備重量和體積大、設(shè)備價格昂貴、不利于長時間實時監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種通過測量偶極子天線諧振頻率偏移反映被監(jiān)測結(jié)構(gòu)應(yīng)變的無線應(yīng)變傳感器。
[0005]為達到以上目的，本發(fā)明所采用如下解決方案:
一種偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器，包括偶極子層、介質(zhì)基片、接地板，所述偶極子層和接地板分別附在介質(zhì)基片的上下表面，組成偶極子天線。使用時，將接地板的另一面與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)粘結(jié)，被監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)變將會引起偶極子天線的應(yīng)變，偶極子天線的應(yīng)變將會導(dǎo)致偶極子天線諧振頻率發(fā)生偏移。因此本發(fā)明通過無線監(jiān)測偶極子天線諧振頻率的偏移量便可反映出被監(jiān)測結(jié)構(gòu)表面的應(yīng)變情況。
[0006]本發(fā)明中，所述偶極子層為對稱的雙L型結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明中，所述諧振頻率的偏移量與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)變量存在一定的比例系數(shù)關(guān)系，因此被監(jiān)測結(jié)構(gòu)應(yīng)變=諧振頻率偏移量SC比例系數(shù)。。
[0008]本發(fā)明中，所述偶極子層的應(yīng)變量與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)應(yīng)變量的比值，稱之為應(yīng)變傳遞率。該應(yīng)變傳遞率與偶極子天線各層的材料和尺寸等參數(shù)有關(guān)。
[0009]本發(fā)明中，偶極子天線的諧振頻率初始值根據(jù)選擇的材料、尺寸的不同而有所不同。
[0010]本發(fā)明中，所述介質(zhì)基片可以為聚四氟乙烯板、聚酰亞胺薄膜或者其他介電材料。
[0011]本發(fā)明中，所述偶極子層和接地板為各類金屬材料或者其他導(dǎo)電材料。
[0012]本發(fā)明中，所述偶極子天線傳感器的靈敏系數(shù)根據(jù)選擇的材料、尺寸的不同而有所不同。[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明通過監(jiān)測偶極子天線諧振頻率的偏移便可反映出被監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。
[0014]2、本發(fā)明可以實現(xiàn)無線監(jiān)測，可以對結(jié)構(gòu)進行長時間的實時監(jiān)測，結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器與被測量結(jié)構(gòu)粘貼后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0017]參照圖1和圖2，本發(fā)明提供了一種偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器，利用監(jiān)測偶極子天線諧振頻率的偏移，監(jiān)測結(jié)構(gòu)表面的應(yīng)變情況。所述偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器包括偶極子層1、介質(zhì)基片2、接地板3，其中偶極子層I和接地板3分別附在介質(zhì)基片2上下表面，組成偶極子天線。接地板3另一面與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)4表面粘結(jié)，諧振頻率監(jiān)測裝置可以無線監(jiān)測偶極子天線諧振頻率的變化情況。
[0018]使用時，將偶極子天線粘結(jié)在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)4表面，此時，諧振頻率監(jiān)測裝置可以監(jiān)測到一個固定的諧振頻率初始值，當(dāng)被監(jiān)測結(jié)構(gòu)4不產(chǎn)生應(yīng)變的情況下該諧振頻率初始值不發(fā)生變化，當(dāng)被監(jiān)測結(jié)構(gòu)4產(chǎn)生應(yīng)變的時，粘結(jié)在被監(jiān)測結(jié)構(gòu)4上的偶極子天線上端的偶極子層I也伴隨著產(chǎn)生一定量的應(yīng)變，該應(yīng)變將導(dǎo)致偶極子天線諧振頻率發(fā)生偏移。因此只要通過測量出諧振頻率偏移量，便可以計算出結(jié)構(gòu)的應(yīng)變量。
【權(quán)利要求】
1.一種偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器，其特征在于所述無線應(yīng)變傳感器由偶極子層(1)、介質(zhì)基片(2)、接地板(3)組成，其中偶極子層(I)和接地板(3)分別附在介質(zhì)基片(2)的上下表面，組成偶極子天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器，其特征在于所述介質(zhì)基片(2)為聚四氟乙烯板、聚酰亞胺薄膜或者其他介電材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器，其特征在于所述偶極子層(O為金屬材料或者其他導(dǎo)電材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線式無線應(yīng)變傳感器，其特征在于所述接地板(3)為金屬材料或者其他導(dǎo)電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的偶極子天線式應(yīng)變傳感器，其特征在于所述偶極子層(I)為對稱雙L型結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01B21/32GK103954263SQ201410215268
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】戴福洪, 李鵬, 胡建強 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)