[發(fā)明專利]一種應(yīng)變測量系統(tǒng)和測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010107073.6
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111197956A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘國麟;王玲玲
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01S13/88
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 許媛媛

1.一種應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于：包括n個單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器、雷達(dá)系統(tǒng)、第一喇叭天線和第二喇叭天線，n≥1；所述單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器用于粘貼在待測構(gòu)件上的不同位置，所述單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器為能夠產(chǎn)生簡并正交模的單饋貼片天線，所述單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器通過信號延遲線與第二喇叭天線通信連接，所述信號延遲線用于傳輸不同應(yīng)變傳感器節(jié)點的傳感信息并識別不同應(yīng)變傳感器節(jié)點在傳感測量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的位置，所述第一喇叭天線和第二喇叭天線對正且處于同一平面上，所述第一喇叭天線與雷達(dá)系統(tǒng)通過電纜線連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于：所述單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器包括導(dǎo)電貼片、介質(zhì)基板、導(dǎo)電接地板、傳輸線和四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器，所述介質(zhì)基板的一面上設(shè)置有導(dǎo)電貼片、傳輸線和四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器，所述導(dǎo)電貼片與傳輸線的首端連接，所述傳輸線的尾端與四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器的首端連接，所述四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器的尾端與信號延遲線的一端連接，所述介質(zhì)基板的另一面上設(shè)置有導(dǎo)電接地板，所述導(dǎo)電接地板用于粘貼于待測構(gòu)件的表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于：所述導(dǎo)電貼片為銅箔材質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于：所述導(dǎo)電接地板的材質(zhì)為銅箔材質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于：所述導(dǎo)電貼片為矩形，所述傳輸線的首端與矩形的一個直角電性連接，所述傳輸線包括位于首端的第一段和位于尾端的第二段，所述第一段與第二段呈45°彎折，所述第一段和矩形的側(cè)邊均呈45°角設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于：所述第一喇叭天線與第二喇叭天線相距5米～6米設(shè)置。

7.一種使用如權(quán)利要求1、2或6任一權(quán)利要求所述的應(yīng)變測量系統(tǒng)的應(yīng)變測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)、將n個單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器粘貼于待測構(gòu)件表面；

步驟(2)、通過雷達(dá)系統(tǒng)對第一喇叭天線進(jìn)行激勵，使第一喇叭天線對第二喇叭天線發(fā)射入射波，第二喇叭天線接收入射波后產(chǎn)生反射波，第一喇叭天線接收反射波并將其傳送給雷達(dá)系統(tǒng)，雷達(dá)系統(tǒng)接收到反射波對其進(jìn)行信號處理，從而推導(dǎo)出天線導(dǎo)納曲線圖，所述天線導(dǎo)納曲線圖中的天線導(dǎo)納曲線Y₁₁的雙峰之間的極小值點作為單饋簡并正交模貼片天線沿x、y軸方向變形后的應(yīng)變衡量指標(biāo)Y_s，根據(jù)導(dǎo)納曲線Y₁₁的雙峰偏移現(xiàn)象來推斷應(yīng)變產(chǎn)生在x方向還是y方向，若導(dǎo)納曲線的Y₁₁的TM01峰發(fā)生偏移即可推斷是x方向發(fā)生了應(yīng)變，若導(dǎo)納曲線的Y₁₁的TM10峰發(fā)生偏移即可推斷是y方向發(fā)生了應(yīng)變；

步驟(3)、所述單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器的導(dǎo)納與其經(jīng)歷的應(yīng)變相關(guān)，所述單饋簡并正交模貼片天線的導(dǎo)納曲線為雙峰曲線，構(gòu)建應(yīng)變與傳感器導(dǎo)納的關(guān)系表達(dá)式：

其中：ε為應(yīng)變；Y_s0為應(yīng)變傳感器未經(jīng)歷應(yīng)變時的應(yīng)變衡量指標(biāo)；Y_s為單饋簡并正交模貼片天線應(yīng)變傳感器經(jīng)歷應(yīng)變后的應(yīng)變衡量指標(biāo)；k為應(yīng)變靈敏度；b為系數(shù)；

步驟(4)、將天線導(dǎo)納曲線圖中應(yīng)變傳感器經(jīng)歷應(yīng)變后的應(yīng)變衡量指標(biāo)Y_s值代入公式(1)中，得到應(yīng)變ε。