【摘要】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(SHM),是一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)健康狀況的方法,它是保障結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵性技術(shù)之一。傳統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)方法,具有布設(shè)、維護(hù)費(fèi)用高、安裝復(fù)雜、需要人工操作等諸多缺點(diǎn)。本文旨在研究出一種無(wú)源、無(wú)線、可靠性高且低成本的RFID的應(yīng)變傳感技術(shù)。研究的方向?yàn)樘骄縍FID天線應(yīng)變頻率響應(yīng)機(jī)理。本文首先理論推導(dǎo)縱向應(yīng)變過(guò)程,證明了微帶天線諧振頻率和應(yīng)變之間存在良好的線性關(guān)系。利用HFSS建模,設(shè)計(jì)了微帶線饋電和同軸線饋電的貼片天線,設(shè)計(jì)諧振頻率為2.45GHz。通過(guò)縱向應(yīng)變的仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了微帶貼片天線作為應(yīng)變傳感器的可能性。針對(duì)天線設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程存在的問(wèn)題,論文提出了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法。論文接著設(shè)計(jì)了一個(gè)帶過(guò)孔的1/4波長(zhǎng)的微帶貼片天線。通過(guò)理論推導(dǎo)、建模仿真和實(shí)驗(yàn),證明了微帶天線的縱向應(yīng)變靈敏度要遠(yuǎn)高于橫向應(yīng)變靈敏度。論文還詳細(xì)分析了實(shí)驗(yàn)和仿真的靈敏度差異。通過(guò)傳遞效率測(cè)量實(shí)驗(yàn),研究傳遞效率與應(yīng)變的關(guān)系,修正了實(shí)驗(yàn)應(yīng)變靈敏度;通過(guò)基于泊松效應(yīng)進(jìn)行應(yīng)變仿真,修正了仿真應(yīng)變靈敏度。最終確定應(yīng)變傳感器諧振頻率偏移率和應(yīng)變關(guān)系的靈敏度為-0.8652。為了推動(dòng)天線應(yīng)變傳感器的實(shí)用化,本文設(shè)計(jì)了一種帶過(guò)孔的同軸饋電的微帶貼片天線。并設(shè)計(jì)了無(wú)線測(cè)量方案,研究測(cè)量距離與系統(tǒng)諧振頻率的關(guān)系,確定了最佳的無(wú)線測(cè)量距離為6cm處。在測(cè)量距離為6cm處,進(jìn)行了應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明無(wú)線測(cè)量時(shí),天線應(yīng)變與諧振頻率偏移率之間仍存在線性關(guān)系。
[Abstract]:Structural health monitoring (SHM),) is an automatic method for monitoring structural health. It is one of the key technologies to ensure structural safety. The traditional health monitoring method has many disadvantages, such as layout, high maintenance cost, complex installation, manual operation and so on. The purpose of this paper is to develop a passive, wireless, reliable and low cost strain sensing technique for RFID. The research direction is to explore the mechanism of strain frequency response of RFID antenna. In this paper, the longitudinal strain process is deduced theoretically, and it is proved that there is a good linear relationship between the resonant frequency and the strain of the microstrip antenna. A patch antenna with microstrip line feed and coaxial feed is designed by using HFSS model. The resonant frequency is 2.45 GHz. The possibility of using microstrip patch antenna as strain sensor is verified by simulation and experiment of longitudinal strain. Aiming at the problems in antenna design and experiment, the paper puts forward the method to improve the experiment. Then a 1 / 4 wavelength microstrip patch antenna with holes is designed. It is proved that the longitudinal strain sensitivity of the microstrip antenna is much higher than that of the transverse strain sensitivity through theoretical derivation, modeling, simulation and experiment. The sensitivity difference between experiment and simulation is analyzed in detail. The relationship between the transfer efficiency and the strain is studied and the strain sensitivity is corrected through the experiment of measuring the transfer efficiency, and the strain sensitivity is modified by the strain simulation based on the Poisson effect. Finally, the sensitivity of resonance frequency offset rate and strain relation of strain sensor is -0.8652. In order to promote the practical application of antenna strain sensor, a microstrip patch antenna with a coaxial feed through a hole is designed in this paper. A wireless measurement scheme is designed to study the relationship between the measurement distance and the resonant frequency of the system. The optimal wireless measurement distance is determined to be 6cm. Strain measurement experiments were carried out at 6cm distance. The experimental results show that there is still a linear relationship between antenna strain and resonant frequency offset in wireless measurement.
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN820

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊向華;一種寬頻帶微帶貼片天線的實(shí)驗(yàn)研究[J];無(wú)線通信技術(shù);2002年01期

2 韓玲;張志杰;;微帶貼片天線的設(shè)計(jì)與仿真[J];科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì);2006年01期

3 程崇虎;章文勛;;金屬桿加載微帶貼片天線的譜域法分析[J];南京工學(xué)院學(xué)報(bào);1986年04期

4 范治波;黃景熙;;具有多層介質(zhì)的微帶貼片天線的理論分析及應(yīng)用[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1991年03期

5 徐健，徐曉文，李世智;重疊微帶貼片天線的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);1994年01期

6 孫玉發(fā),吳先良;用簡(jiǎn)化多端口網(wǎng)絡(luò)模型分析矩形微帶貼片天線[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年05期

7 梁建，，洪偉;多層微帶貼片天線的三維全波分析[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);1999年01期

8 詹詩(shī)華;;微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線的組合應(yīng)用[J];無(wú)線互聯(lián)科技;2014年03期

9 潘武,鐘先信,巫正中;微機(jī)械微帶貼片天線研究[J];光學(xué)精密工程;2001年03期

10 欒秀珍,譚克俊,邰佑誠(chéng);小型矩形微帶貼片天線的理論分析[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2002年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 楊向華;;一種寬頻帶微帶貼片天線的實(shí)驗(yàn)研究[A];2001年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2001年

2 魯世平;;矩形微帶貼片天線的特性模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];1991年全國(guó)微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

3 郭振;劉少斌;;一種應(yīng)用于802.11a無(wú)線通信的寬頻帶微帶貼片天線[A];2009年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2009年

4 楊向華;;一種寬頻帶微帶貼片天線[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2001）[C];2001年

5 楊歆汨;孫全輝;程強(qiáng);張洪剛;崔鐵軍;孔紅偉;;基于波導(dǎo)式人工電磁媒質(zhì)基片的微帶貼片天線研究[A];2009年全國(guó)天線年會(huì)論文集（上）[C];2009年

6 許河秀;王光明;高向軍;;一種基于復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的分形微帶貼片天線[A];2009年全國(guó)天線年會(huì)論文集（上）[C];2009年

7 孫玉發(fā);周泰;張之超;;微帶貼片天線的多端口網(wǎng)絡(luò)模型及其輸入阻抗的計(jì)算機(jī)輔助分析[A];1991年全國(guó)微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

8 寧曰民;;二維電磁晶體接地面的禁帶測(cè)量及其在微帶貼片天線上的應(yīng)用[A];2005'全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（第三冊(cè)）[C];2006年

9 盧曉鵬;張玉梅;李昂;;一種非輻射邊饋電的寬帶雙層微帶貼片天線[A];2009年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2009年

10 曾會(huì)勇;王光明;麻來(lái)宣;張晨新;;一種寬頻帶微帶貼片天線的分析與設(shè)計(jì)[A];2009年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 大連移動(dòng)通信公司工程師 李軍;天線美化漸成趨勢(shì)[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2006年

2 ;無(wú)線語(yǔ)錄增益天線[N];電腦報(bào);2005年

3 ;C網(wǎng)優(yōu)化中的天線仿真研究[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王宜穎;可穿戴應(yīng)用中的條形微帶貼片天線研究[D];北京郵電大學(xué);2017年

2 陳建玲;多頻帶多極化微帶貼片天線研究[D];北京交通大學(xué);2016年

3 史志瑋;小型化寬帶多層微帶貼片天線研究[D];西南交通大學(xué);2012年

4 劉逢雪;織物可穿戴天線及其應(yīng)用研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2016年

5 肖紹球;平面型可重構(gòu)天線研究[D];電子科技大學(xué);2003年

6 宗顯政;平臺(tái)與天線的一體化電磁建模及工程實(shí)踐研究[D];電子科技大學(xué);2008年

7 黃曉東;小型平面天線寬帶化技術(shù)的研究[D];南京郵電大學(xué);2011年

8 韓國(guó)瑞;封裝天線的電磁兼容特性研究[D];山西大學(xué);2013年

9 魏文博;可重構(gòu)天線研究[D];西安電子科技大學(xué);2008年

10 陳瑾;寬帶小型化天線及多頻帶/超寬帶印刷天線研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 耿濤;基于無(wú)源RFID的天線傳感器的頻率響應(yīng)機(jī)理研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);2017年

2 胡強(qiáng);開(kāi)縫微帶貼片天線的設(shè)計(jì)與研究[D];華中師范大學(xué);2012年

3 周雨濤;基于Fe_3Si材料的微帶貼片天線的研究[D];貴州大學(xué);2015年

4 王瑤瑤;微帶貼片天線和陣列天線的輻射特性仿真與設(shè)計(jì)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2015年

5 劉濤;微帶貼片天線組陣的研究[D];蘭州大學(xué);2006年

6 李媛;背腔微帶貼片天線的散射計(jì)算和輻射建模[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

7 丁讓箭;多層寬帶微帶貼片天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];安徽大學(xué);2004年

8 肖川;無(wú)源射頻標(biāo)簽的微帶貼片天線分析與設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2008年

9 張睿涵;陣元形式及分布對(duì)微帶陣列天線特性影響的仿真研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2017年

10 韓玲;基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)微帶貼片天線與功率放大器的設(shè)計(jì)研究[D];中北大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2264717