偶极子天线式无线应变传感器的制造方法
【专利摘要】偶极子天线式无线应变传感器，涉及一种无线应变传感器。本发明的目的在于提供一种通过测量偶极子天线谐振频率偏移反映被监测结构应变的无线应变传感器。所述无线应变传感器由偶极子层（1）、介质基片（2）、接地板（3）组成，其中偶极子层（1）和接地板（3）分别附在介质基片（2）的上下表面，组成偶极子天线。使用时，将接地板（3）的另一面与被监测结构（4）粘结，被监测结构（4）的应变将会引起偶极子天线的应变，偶极子天线的应变将会导致偶极子天线谐振频率发生偏移。因此本发明通过无线监测偶极子天线谐振频率的变化便可反映出被监测结构表面的应变情况。
【专利说明】偶极子天线式无线应变传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线应变传感器，尤其是一种利用偶极子天线技术实现的无线应变传感器。
【背景技术】
[0002]随着现代化工业水平的不断提高，工程结构变的越来越复杂化、智能化和多元化。如何确保结构安全稳定的运行是各界关心的重点。结构在疲劳载荷下会在应力集中区域产生细小裂纹，如果裂纹没有及时被发现并修复，随着裂纹的进一步扩展，将会产生昂贵的结构修补费用，严重时甚至会导致整体结构的破坏，造成巨大的灾难性事件。因此如果可以对结构的应变进行长时间监测，就可以有效的避免这类灾难的发生。
[0003]当前被应用的电阻应变片、光纤传感器、超声波检测等监测技术，需要在结构表面布置很长的线缆并且很难进行长时间监测。因此这些技术很难对航空航天飞行器、车辆、船舶等高速运行的结构进行实时应变监测。而近些年发展的一些无线传感技术均需要模拟-数字信号转换器、无线收发器和电池等设备，这就造成了监测设备重量和体积大、设备价格昂贵、不利于长时间实时监测。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种通过测量偶极子天线谐振频率偏移反映被监测结构应变的无线应变传感器。
[0005]为达到以上目的，本发明所采用如下解决方案:
一种偶极子天线式无线应变传感器，包括偶极子层、介质基片、接地板，所述偶极子层和接地板分别附在介质基片的上下表面，组成偶极子天线。使用时，将接地板的另一面与被监测结构粘结，被监测结构的应变将会引起偶极子天线的应变，偶极子天线的应变将会导致偶极子天线谐振频率发生偏移。因此本发明通过无线监测偶极子天线谐振频率的偏移量便可反映出被监测结构表面的应变情况。
[0006]本发明中，所述偶极子层为对称的双L型结构。
[0007]本发明中，所述谐振频率的偏移量与被监测结构的应变量存在一定的比例系数关系，因此被监测结构应变=谐振频率偏移量SC比例系数。。
[0008]本发明中，所述偶极子层的应变量与被监测结构应变量的比值，称之为应变传递率。该应变传递率与偶极子天线各层的材料和尺寸等参数有关。
[0009]本发明中，偶极子天线的谐振频率初始值根据选择的材料、尺寸的不同而有所不同。
[0010]本发明中，所述介质基片可以为聚四氟乙烯板、聚酰亚胺薄膜或者其他介电材料。
[0011]本发明中，所述偶极子层和接地板为各类金属材料或者其他导电材料。
[0012]本发明中，所述偶极子天线传感器的灵敏系数根据选择的材料、尺寸的不同而有所不同。[0013]本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过监测偶极子天线谐振频率的偏移便可反映出被监测结构的应变。
[0014]2、本发明可以实现无线监测，可以对结构进行长时间的实时监测，结构简单、制造成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明偶极子天线式无线应变传感器的结构示意图；
图2为本发明偶极子天线式无线应变传感器与被测量结构粘贴后的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0017]参照图1和图2，本发明提供了一种偶极子天线式无线应变传感器，利用监测偶极子天线谐振频率的偏移，监测结构表面的应变情况。所述偶极子天线式无线应变传感器包括偶极子层1、介质基片2、接地板3，其中偶极子层I和接地板3分别附在介质基片2上下表面，组成偶极子天线。接地板3另一面与被监测结构4表面粘结，谐振频率监测装置可以无线监测偶极子天线谐振频率的变化情况。
[0018]使用时，将偶极子天线粘结在被监测结构4表面，此时，谐振频率监测装置可以监测到一个固定的谐振频率初始值，当被监测结构4不产生应变的情况下该谐振频率初始值不发生变化，当被监测结构4产生应变的时，粘结在被监测结构4上的偶极子天线上端的偶极子层I也伴随着产生一定量的应变，该应变将导致偶极子天线谐振频率发生偏移。因此只要通过测量出谐振频率偏移量，便可以计算出结构的应变量。
【权利要求】
1.一种偶极子天线式无线应变传感器，其特征在于所述无线应变传感器由偶极子层(1)、介质基片(2)、接地板(3)组成，其中偶极子层(I)和接地板(3)分别附在介质基片(2)的上下表面，组成偶极子天线。
2.根据权利要求1所述的偶极子天线式无线应变传感器，其特征在于所述介质基片(2)为聚四氟乙烯板、聚酰亚胺薄膜或者其他介电材料。
3.根据权利要求1所述的偶极子天线式无线应变传感器，其特征在于所述偶极子层(O为金属材料或者其他导电材料。
4.根据权利要求1所述的偶极子天线式无线应变传感器，其特征在于所述接地板(3)为金属材料或者其他导电材料。
5.根据权利要求1或3所述的偶极子天线式应变传感器，其特征在于所述偶极子层(I)为对称双L型结构。
【文档编号】G01B21/32GK103954263SQ201410215268
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】戴福洪, 李鹏, 胡建强 申请人:哈尔滨工业大学