[發明專利]一種無芯片RFID應變傳感標簽及其無損檢測方法

有效

• 申請號: 202110289713.4
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113065627B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 于亞婷;程西蒙;王磊;王偉;王振偉;林長海
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: G06K19/077
• 分類號: G06K19/077;H01Q1/22;H01Q1/38;G01B7/16
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種無芯片RFID應變傳感標簽，其特征在于，其結構從上至下依次為：頂部金屬貼片、介質基板、金屬地板；

所述頂部金屬貼片至少包括：正交極化天線相連得到的主傳輸線與n個C型諧振器；所述主傳輸線呈“Ω”形狀，所述n個C型諧振器設置于“Ω”形狀內部；

所述主傳輸線具體包括：角度θ₁的環形傳輸線、2個角度θ₂的環形傳輸線以及2個矩形傳輸線，角度θ₁的環形傳輸線兩端分別通過1個角度θ₂的環形傳輸線與1個矩形傳輸線連接；

所述n個C型諧振器依次排列在角度θ₁的環形傳輸線內，n個C型諧振器開口指向角度θ₁的環形傳輸線的圓心，每個C型諧振器對稱軸均穿過角度θ₁的環形傳輸線的圓心，每個C型諧振器底部與角度θ₁的環形傳輸線之間的距離相同。

2.根據權利要求1所述的一種無芯片RFID應變傳感標簽，其特征在于，各C型諧振器采用相同長度傳輸線經兩次彎折得到。

3.根據權利要求2所述的一種無芯片RFID應變傳感標簽，其特征在于，各C型諧振器底部與角度θ₁的環形傳輸線之間包括一耦合電容。

4.根據權利要求3所述的一種無芯片RFID應變傳感標簽，其特征在于，所述頂部金屬貼片還包括頂部天線，所述頂部天線與主傳輸線兩端相連。

5.一種基于權利要求1-4任一權利要求所述無芯片RFID應變傳感標簽的無損檢測方法，其特征在于，當發生應變時，諧振器的諧振頻率發生變化，提取改變后的頻域信息中諧振器諧振頻率，通過反演得到應變的大小與方向。

6.根據權利要求5所述的無損檢測方法，其特征在于，記第i個諧振器對稱軸與過角度θ₁的環形傳輸線的圓心的水平線之間的夾角為θ_i，記應變的角度為θ’，則第i個諧振器與應變的夾角Δθ_i＝θ’-θ_i，記第i個C型諧振器對x和y方向應變的靈敏度系數分別為α_i和β_i，將n個諧振器列式，得到求解應變大小與應變的夾角的表達式為：

其中，Q表示函數值，表示應變大小，表示應變的夾角。

7.根據權利要求6所述的無損檢測方法，其特征在于，通過求最小二乘解得到應變大小與應變的夾角。

8.根據權利要求7所述的無損檢測方法，其特征在于，具體的檢測過程為：

S1、產生寬頻帶掃頻的射頻信號：在距離被測金屬構件上方h米處放置的寬頻帶射頻發生與接收裝置產生垂直極化的寬頻帶掃頻射頻電磁波信號U₁；

S2、將RFID應變傳感標簽貼于金屬構件表面；

S3、產生寬頻帶掃頻的射頻信號：在距離被測金屬構件上方h米處放置的寬頻帶射頻發生與接收裝置產生垂直極化的寬頻帶掃頻射頻電磁波信號U₂；

S4、產生響應信號：貼在金屬構件表面的標簽天線的垂直線極化天線接收到垂直極化的寬頻帶掃頻射頻電磁波信號U₂后，主傳輸線以導波的形式傳輸給水平極化的發射天線，水平線極化的發射天線發射至自由空間的水平極化電磁波射頻響應信號的頻域信息中包含全部C型諧振器的濾波信息；

S5、接收射頻響應信號：射頻接收及發射模塊接收射頻響應信號，并將U₂和U₁輸入數據采集與處理模塊并使兩者相減得到U₃；數據采集與處理模塊對信號U₃進行分析，得到信號U₃的頻率-幅值曲線；

S6、進行特征頻率提取：取出S4中檢測出的頻率-幅值曲線的諧振頻率f_i；

S7、通過諧振頻率的頻移反演應變的大小與方向。