[實用新型]一種通信與傳感分離的射頻傳感器和金屬裂紋檢測系統

有效

• 申請號: 201920676561.1
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN209526205U
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 黃楚鈿;黃貝;張丙盛;李瑤;張俊;王昆;章國豪
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/10;H01Q5/20;H01Q5/307;H01Q1/22;H01Q1/52;G01N27/82;G01B7/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本申請公開了一種通信與傳感分離的射頻傳感器和金屬裂紋檢測系統，利用開環諧振器和U型對稱諧振器形成的明暗雙諧振子耦合系統的超材料能量吸收特性，產生類電磁誘導透明效應，在對金屬地板模型表面的裂紋進行檢測時，標簽芯片獲得能量被激活，實現向后散射通信，在明暗雙諧振子耦合系統的作用下，可以獲得分別用于傳感與通信的兩個諧振頻率，不同的裂紋深度所產生的傳感諧振頻率偏移不同，因此能夠將通信與傳感功能分離，平衡傳感功能與通信功能的能量分配，二者之間互不干擾，解決了現有的傳感器標簽天線在同一諧振頻率上實現傳感與通信功能，無法做到同時兼具高靈敏度和強通信能力的技術問題。

技術領域

本申請涉及微射頻傳感器技術領域，尤其涉及一種通信與傳感分離的射頻傳感器。

背景技術

許多基礎設施和復雜工程結構，如鐵軌、管道、飛行器、高層建筑以及大型水利工程等，材料老化、長期受極端天氣影響及頻繁的應力作用，導致材料表面出現裂紋，具有潛在危害性，可能引發嚴重的安全事故和造成巨大的經濟損失。因此，對基礎設施和復雜工程結構生命周期內的裂紋檢測是保證其安全可靠運行的關鍵。

目前常用的裂紋檢測方法有磁粉、超聲、滲透、漏磁等方法。但這些方法存在普遍的明顯缺陷，如不夠方便快捷、檢測程序繁瑣、設備結構復雜、人工成本高等。磁粉法檢測環境要求高，受檢物體表面不能含有能粘附磁粉的物質，否則影響檢測結果，并且不夠方便快捷，不能隨時檢測，檢測前后要對設備分別磁化和退磁；超聲法檢測程序繁瑣，需要在受檢物體表面涂上耦合劑，檢測結果容易受環境噪聲影響；滲透法檢測程序繁瑣，檢測前后要清洗設備，僅能檢測表面光滑的物體；漏磁法設備結構復雜，檢測困難。為避開以上裂紋檢測方法存在的問題，目前研究出了使用RFID檢測方法檢測裂紋的深度，RFID檢測方法簡便快捷，且RFID天線傳感器具有結構簡單、制造成本低、重量輕、體積小和檢測靈敏度高等優點。

RFID傳感器兼具通信與傳感能力，而通信和傳感能力可能具有相反的需求：標簽的天線通常設計為在健康狀態下與標簽芯片阻抗匹配，而缺陷的產生及傳播會引起標簽天線與芯片的阻抗失配，這將導致通信距離的減小。也就是說，靈敏度或動態范圍是受限的，因此設計RFID傳感器時需考慮性能的平衡或折衷，而目前的傳感器標簽天線在同一諧振頻率上實現傳感與通信功能，在傳感功能與通信功能之間的能量分配需要折衷，且二者之間互相干擾，無法做到同時兼具高靈敏度和強通信能力。

實用新型內容

本申請提供了一種通信與傳感分離的射頻傳感器，用于解決現有的傳感器標簽天線在同一諧振頻率上實現傳感與通信功能，無法做到同時兼具高靈敏度和強通信能力的技術問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種通信與傳感分離的射頻傳感器，包括：第一基板、第二基板、開環諧振器、U型對稱諧振器和標簽芯片；

所述開環諧振器設置于所述第一基板的上表面；

所述U型對稱諧振器設置于所述第二基板的上表面；

所述開環諧振器設置有用于安裝所述標簽芯片的開口結構；

所述第一基板疊放在所述第二基板的上表面；

所述開環諧振器與所述U型對稱諧振器形成明暗雙諧振子耦合系統，諧振頻率為902MHz～928MHz。

優選地，所述開環諧振器為尺寸可調節的非封閉式結構。

優選地，所述開口結構與所述標簽芯片尺寸匹配。

優選地，所述第一基板和所述第二基板均為陶瓷材料，相對介電常數范圍為17～23，損耗角正切范圍為0.001～0.003。

優選地，所述U型對稱諧振器包括兩條微帶線，每條所述微帶線包括三段，兩個垂直段的長度相等、寬度相等。

優選地，所述兩條微帶線的距離為2mm～3mm。