[發明專利]基于RFID技術的無源無線貼片天線傳感器及無線測量方法

在審

• 申請號: 201810362328.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108593713A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 劉志平;周凱;毛艷飛;孔璞萍;席杰
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G06K7/10;G06K17/00;H01Q1/22;H01Q9/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種基于RFID技術的無源無線貼片天線傳感器，其特征在于，包括RFID芯片和貼片天線，所述貼片天線包括介質基片，該介質基片的一面固定在被測金屬板上，另一面加工出金屬貼片，該金屬貼片包括微帶貼片和T型微帶線，微帶貼片和T型微帶線之間連接RFID芯片。

2.根據權利要求1所述的基于RFID技術的無源無線貼片天線傳感器，其特征在于，所述微帶貼片為帶有凹槽的矩形，凹槽內設有內饋微帶線和RFID芯片，T型微帶線的水平短截線底部通過RFID芯片與內饋微帶線連接。

3.根據權利要求1所述的基于RFID技術的無源無線貼片天線傳感器，其特征在于，所述RFID芯片采用卷邊、導電膠或焊接工藝固定在貼片天線上。

4.根據權利要求1所述的基于RFID技術的無源無線貼片天線傳感器，其特征在于，所述RFID芯片為UHF頻段的兩引腳的無源RFID芯片。

5.一種RFID天線傳感器無線測量裝置，其特征在于，包括控制端PC機、RFID讀寫器、遠距離讀取天線和RFID天線傳感器；所述控制端PC機與所述RFID讀寫器連接，所述RFID讀寫器與所述遠距離讀取天線連接，所述RFID天線傳感器粘接于被測金屬結構上；

所述RFID天線傳感器為權利要求1-4中任一項所述的無源無線貼片天線傳感器；

所述控制端PC機運行RFID讀寫程序；

所述遠距離讀取天線控制RFID讀寫器對RFID天線傳感器進行讀寫操作，所述RFID讀寫器調整無線讀取信號的功率及頻率，所述遠距離讀取天線發射無線讀取信號給所述RFID天線傳感器，所述RFID天線傳感器感知結構應變/裂紋并反射調制信號給所述遠距離讀取天線。

6.根據權利要求5所述的RFID天線傳感器無線測量裝置，其特征在于，所述RFID讀寫器工作時，分別測量不同讀取頻率f下，激活RFID天線傳感器的無線讀取信號功率閾值P₁(f)，繪制無線讀取信號的“頻率f-功率閾值P₁(f)”曲線，識別曲線的最低點，并提取RFID天線傳感器的諧振頻率。

7.一種基于權利要求6的RFID天線傳感器無線測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

將RFID天線傳感器粘接于被測金屬結構上；

控制端PC機運行RFID讀寫程序；

由遠距離讀取天線控制RFID讀寫器讀取RFID天線傳感器的信號，測量其諧振頻率；

其中測量諧振頻率的具體過程為：

RFID天線傳感器中功率信號從貼片天線傳遞到RFID芯片，當讀取頻率f與RFID天線傳感器的諧振頻率相等時，貼片天線與RFID芯片的阻抗實現共軛匹配，此時，激活RFID天線傳感器的無線讀取信號功率閾值達到最小值，通過識別“頻率f-功率閾值P₁(f)”曲線的極小值，提取RFID天線傳感器的諧振頻率實現對被測結構應變/裂紋的測量；其中無線讀取信號的功率閾值P₁(f)為：

其中c為真空中的光速，G₁、G₂分別為RFID讀寫器的天線和貼片天線的增益，d為RFID讀寫器的天線與貼片天線的距離，η為功率反射系數，P_C為RFID芯片的最小輸入功率。