[發明專利]基于能量采集的結構體健康監測系統及其方法

有效

• 申請號: 201610590977.2
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN106017574B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 魯力;李松璠
• 申請（專利權）人: 成都布阿澤科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H02J50/20
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司51230
• 代理人: 李春芳

1.基于能量采集的結構體健康監測系統,其特征在于，包括

偶極子天線，用于通信和能量吸收，匹配接收射頻信號；

通信控制模塊，接收偶極子天線匹配輸出的射頻信號；

微帶天線，用于能量吸收，匹配接收射頻信號；

第一能量采集模塊，用于作為驅動電源，接收微帶天線匹配輸出的射頻信號；

傳感器組，用于采集結構體的應力變化信息；

外接傳感器模塊，接收第一能量采集模塊輸出的直流電壓，輸出雷達脈沖信號至傳感器組并接收傳感器組輸出的應力傳感信號；

其中，所述的通信控制模塊，控制所述外接傳感器模塊選擇地輸出雷達脈沖信號并接收所述外接傳感器模塊輸出的反饋信號；

其中，所述的偶極子天線還彈射由所述通信控制模塊調制的反向散射射頻信號。

2.根據權利要求1所述的基于能量采集的結構體健康監測系統，其特征在于，所述的外接傳感器模塊，包括

主控模塊，用于提供控制、通信和處理，由通信控制模塊控制；

雷達脈沖發生器，用于提供傳感器組信號源，接收主控模塊輸出的第一控制信號；

雷達脈沖存儲電容，接收并存儲雷達脈沖發生器輸出的雷達脈沖信號；

開關電路，接收主控模塊輸出的選擇信號并選擇地釋放雷達脈沖存儲電容的雷達脈沖信號至傳感器組；

計時模塊，用于測量雷達脈沖飛行時間，接收傳感器組輸出的應力傳感信號；

高頻時鐘晶振，用于提供采樣基準，輸出高頻計時基準時鐘至計時模塊；

系統時鐘晶振，用于提供工作基準，輸出工作基準時鐘至主控模塊；

通信模塊，接收通信控制模塊輸出的第二控制信號或輸出反饋信號至通信控制模塊。

3.根據權利要求2所述的基于能量采集的結構體健康監測系統，其特征在于，

所述的傳感器組，選用無源傳感器組，無源傳感器組其中包括溫度傳感器和應力傳感器，采集結構體的溫度變化信息和被動地采集經結構體回響的應力變化信息；

所述的外接傳感器模塊，還包括溫度補償模塊，溫度補償模塊接收主控模塊輸出的簡易雷達脈沖信號并且其還輸出補償脈沖信號至計時模塊。

4.根據權利要求1所述的基于能量采集的結構體健康監測系統，其特征在于，所述的通信控制模塊，包括

阻抗匹配模塊，匹配射頻信號頻率；

第二能量采集模塊，接收阻抗匹配模塊匹配到的射頻信號；

能量管理模塊，接收第二能量采集模塊轉換輸出的直流電壓；

時鐘晶振，用于提供基準時鐘，由能量管理模塊供電；

EPC協議執行模塊，由能量管理模塊供電；

解調器，接收阻抗匹配模塊匹配到的射頻信號并解調輸出的數字基帶信號至EPC協議執行模塊；

調制器，接收EPC協議執行模塊輸出的基帶信息，根據基帶信息切換偶極子天線工作狀態，從而將基帶信息調制加載于反向散射射頻信號。

5.根據權利要求4所述的基于能量采集的結構體健康監測系統，其特征在于，

所述的第一能量采集模塊或第二能量采集模塊，包括射頻-直流轉換器和電荷泵，電荷泵提升射頻-直流轉換器輸出的直流電壓的電壓值；

所述的能量管理模塊，包括存儲電容、檢測存儲電容電壓的電壓管理器和穩定存儲電容電壓輸出的升壓斬波電路。

6.根據權利要求1所述的基于能量采集的結構體健康監測系統，其特征在于，還包括能量管理模塊，包括存儲電容、檢測存儲電容電壓的電壓管理器和穩定存儲電容電壓輸出的升壓斬波電路，存儲電容接收第一能量采集模塊的直流電壓。