【摘 要】
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及时检测应变是保障金属基础设施安全运转的关键,无损检测技术一直是检测应变的传统手段。然而,无损检测与评估技术存在检测成本高、速度慢、范围受限、设备庞大、难以进行连续的现场监测等问题。光纤传感器网络与无线传感器网络（WSN:Wireless Sensor Networks）是在无损监测与评估技术的基础上提出两种新结构健康监测（SHM:Structure Health Monitoring）技术。然而
【基金项目】
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国家自然科学基金国际合作交流项目“高速列车走行部关键部件检测及健康监测关键技术研究”（项目编号:61960206010）
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及时检测应变是保障金属基础设施安全运转的关键,无损检测技术一直是检测应变的传统手段。然而,无损检测与评估技术存在检测成本高、速度慢、范围受限、设备庞大、难以进行连续的现场监测等问题。光纤传感器网络与无线传感器网络（WSN:Wireless Sensor Networks）是在无损监测与评估技术的基础上提出两种新结构健康监测（SHM:Structure Health Monitoring）技术。然而光纤结构健康监测系统成本高且安装复杂;而基于无线传感网络WSN的结构健康监测技术由于采用有源传感器,每个无线传感器节点均由电池供电,传感器寿命受电池寿命限制,此外更换电池也带来额外的维护成本。无线射频识别（RFID:Radio Frequency Identification）技术作为物联网关键实现技术,在结构健康监测中发挥重要作用,无源RFID的低成本、无源、无线特性使其作为大型设施中高密度分布的传感器节点成为可能。因此利用RFID的感知特性,通过RFID传感标签的高空间分布密度对工程结构损伤监测受到广泛关注。目前国内外使用RFID传感标签对金属损伤进行检测主要为定性研究,且没有从天线设计角度对标签进行优化来提升标签通信与传感性能;对RFID应变传感标签的研究没有针对1000με以下小应变,难以获取应变的方向信息。针对目前RFID应变传感标签研究中的不足,本文设计三种RFID无源传感标签,并对其应变检测方法和检测性能进行研究。具体研究内容如下:（1）集成式无源RFID应变传感标签。针对模拟信号在无线传输过程中易受干扰的问题,提出并设计集成式RFID应变传感标签。该标签利用MCU进行传感信息的A/D转换和应变信号的无线传输。构建金属试件的无线应变测量平台,通过实验对该传感标签的应变测量的精度和重复性进行了深入分析。（2）无芯片RFID应变大小-方向传感标签。设计由谐振器阵列、Ω传输线和线极化超宽带微带天线组成的无芯片RFID传感标签实现应变大小和方向的监测。根据标签的谐振器阵列中包含的应变的大小和方向特征,提出了基于多特征值融合方法获取微小应变的大小与方向信息。通过实验评估该标签的应变检测性能。（3）柔性超小型UHF RFID传感标签。通过参数优化设计柔性RFID传感标签,分析有限大金属地对标签频域的影响;研究标签的应变检测性能,分析裂纹对标签谐振频率的影响;研究减薄缺陷对标签频域的影响并分析其影响机理。
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