本文關(guān)鍵詞：一種基于微帶天線的應(yīng)變測量技術(shù)　出處：《中國科學:技術(shù)科學》2014年09期 　論文類型：期刊論文

  更多相關(guān)文章： 微帶天線 中心頻率 應(yīng)變測量 結(jié)構(gòu)健康

【摘要】：結(jié)構(gòu)在長期使用中常常會產(chǎn)生裂紋,裂紋萌生時的尺寸一般很小,不容易被發(fā)現(xiàn);當裂紋被發(fā)現(xiàn)時,往往已經(jīng)擴展,甚至接近臨界尺寸,危及結(jié)構(gòu)安全.由于裂紋主要產(chǎn)生在結(jié)構(gòu)的應(yīng)變集中處,所以對"關(guān)鍵區(qū)域"的應(yīng)變進行監(jiān)測可以作為裂紋萌生的表征.傳統(tǒng)的應(yīng)變測量技術(shù)很難滿足長時間、低成本、快速檢測等要求.為克服傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器的缺點,本文對基于微帶天線的應(yīng)變測量技術(shù)進行了可行性探究.微帶天線的中心頻率與自身尺寸有關(guān):當其變形時,中心頻率也會發(fā)生相應(yīng)的偏移.因此,可利用微帶天線中心頻率的變化來表征應(yīng)變.本文設(shè)計和制作了四種不同尺寸的微帶天線,以探究基于微帶天線的應(yīng)變測量技術(shù),同時研究其影響因素.將天線黏附在懸臂梁上,并在懸臂梁自由端處施加載荷,進行應(yīng)變測量實驗.通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀得到回波損耗S11曲線,并獲得應(yīng)變與微帶天線頻率偏移的關(guān)系.分析結(jié)果顯示,應(yīng)變與中心頻率偏移之間存在近似線性關(guān)系,可利用微帶天線測量應(yīng)變.
[Abstract]:Cracks often occur in the long service of the structure, and the size of the crack initiation is usually very small, so it is not easy to be found. When the crack is found, it has been spread, even close to the critical size, which endangers the safety of the structure, because the cracks mainly occur in the strain concentration of the structure. Therefore, the strain monitoring of the "critical area" can be used as the characterization of crack initiation. The traditional strain measurement technology is difficult to meet the long time and low cost. In order to overcome the shortcomings of traditional strain sensors, the feasibility of strain measurement technology based on microstrip antenna is explored in this paper. The center frequency of microstrip antenna is related to its size: when it is deformed. Therefore, the strain can be characterized by the variation of the center frequency of the microstrip antenna. In this paper, four kinds of microstrip antennas with different sizes are designed and fabricated. In order to explore the strain measurement technology based on microstrip antenna and its influence factors, the antenna is attached to the cantilever beam and applied the load at the free end of the cantilever beam. The S11 curve of echo loss is obtained by vector network analyzer, and the relationship between strain and frequency offset of microstrip antenna is obtained. There is an approximate linear relationship between the strain and the center frequency offset, and the strain can be measured by microstrip antenna.
【作者單位】： 西安交通大學航天航空學院;海軍航空工程學院青島分院飛機教研室;機械結(jié)構(gòu)強度與振動國家重點實驗室;西安航空學院;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:51175404) 西安蓮湖區(qū)產(chǎn)學研項目(批準號:K2013-026)資助
【分類號】：TN822
【正文快照】： 1引言結(jié)構(gòu),包括橋梁、建筑、管道、飛機、車船、水壩等,在長期使用過程中往往會出現(xiàn)由于疲勞引起的裂紋.裂紋在使用中逐漸擴展,最終引起結(jié)構(gòu)失效,造成巨大損失.如果能及早檢測出裂紋并進行修復(fù),那么將會避免很多事故的發(fā)生.傳統(tǒng)的檢測裂紋的方法往往費時費力、效率低下.例如,

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