一种基于微带天线的应变测量技术

摘要：

结构在长期使用中常常会产生裂纹,裂纹萌生时的尺寸一般很小,不容易被发现;当裂纹被发现时,往往已经扩展,甚至接近临界尺寸,危及结构安全.由于裂纹主要产生在结构的应变集中处,所以对“关键区域”的应变进行监测可以作为裂纹萌生的表征.传统的应变测量技术很难满足长时间、低成本、快速检测等要求.为克服传统应变传感器的缺点,本文对基于微带天线的应变测量技术进行了可行性探究.微带天线的中心频率与自身尺寸有关:当其变形时,中心频率也会发生相应的偏移.因此,可利用微带天线中心频率的变化来表征应变.本文设计和制作了四种不同尺寸的微带天线,以探究基于微带天线的应变测量技术,同时研究其影响因素.将天线黏附在悬臂梁上,并在悬臂梁自由端处施加载荷,进行应变测量实验.通过矢量网络分析仪得到回波损耗S11曲线,并获得应变与微带天线频率偏移的关系.分析结果显示,应变与中心频率偏移之间存在近似线性关系,可利用微带天线测量应变.

关键词：微带天线、中心频率、应变测量、结构健康

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资助基金：国家自然科学基金批准号:51175404和西安莲湖区产学研项目批准号:K2013-026资助

在线出版日期：2014-10-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：973-978