[发明专利]基于能量采集的结构体健康监测系统及其方法

权利要求书

1.基于能量采集的结构体健康监测系统,其特征在于，包括

偶极子天线，用于通信和能量吸收，匹配接收射频信号；

通信控制模块，接收偶极子天线匹配输出的射频信号；

微带天线，用于能量吸收，匹配接收射频信号；

第一能量采集模块，用于作为驱动电源，接收微带天线匹配输出的射频信号；

传感器组，用于采集结构体的应力变化信息；

外接传感器模块，接收第一能量采集模块输出的直流电压，输出雷达脉冲信号至传感器组并接收传感器组输出的应力传感信号；

其中，所述的通信控制模块，控制所述外接传感器模块选择地输出雷达脉冲信号并接收所述外接传感器模块输出的反馈信号；

其中，所述的偶极子天线还弹射由所述通信控制模块调制的反向散射射频信号。

2.根据权利要求1所述的基于能量采集的结构体健康监测系统，其特征在于，所述的外接传感器模块，包括

主控模块，用于提供控制、通信和处理，由通信控制模块控制；

雷达脉冲发生器，用于提供传感器组信号源，接收主控模块输出的第一控制信号；

雷达脉冲存储电容，接收并存储雷达脉冲发生器输出的雷达脉冲信号；

开关电路，接收主控模块输出的选择信号并选择地释放雷达脉冲存储电容的雷达脉冲信号至传感器组；

计时模块，用于测量雷达脉冲飞行时间，接收传感器组输出的应力传感信号；

高频时钟晶振，用于提供采样基准，输出高频计时基准时钟至计时模块；

系统时钟晶振，用于提供工作基准，输出工作基准时钟至主控模块；

通信模块，接收通信控制模块输出的第二控制信号或输出反馈信号至通信控制模块。

3.根据权利要求2所述的基于能量采集的结构体健康监测系统，其特征在于，

所述的传感器组，选用无源传感器组，无源传感器组其中包括温度传感器和应力传感器，采集结构体的温度变化信息和被动地采集经结构体回响的应力变化信息；

所述的外接传感器模块，还包括温度补偿模块，温度补偿模块接收主控模块输出的简易雷达脉冲信号并且其还输出补偿脉冲信号至计时模块。

4.根据权利要求1所述的基于能量采集的结构体健康监测系统，其特征在于，所述的通信控制模块，包括

阻抗匹配模块，匹配射频信号频率；

第二能量采集模块，接收阻抗匹配模块匹配到的射频信号；

能量管理模块，接收第二能量采集模块转换输出的直流电压；

时钟晶振，用于提供基准时钟，由能量管理模块供电；

EPC协议执行模块，由能量管理模块供电；

解调器，接收阻抗匹配模块匹配到的射频信号并解调输出的数字基带信号至EPC协议执行模块；

调制器，接收EPC协议执行模块输出的基带信息，根据基带信息切换偶极子天线工作状态，从而将基带信息调制加载于反向散射射频信号。

5.根据权利要求4所述的基于能量采集的结构体健康监测系统，其特征在于，

所述的第一能量采集模块或第二能量采集模块，包括射频-直流转换器和电荷泵，电荷泵提升射频-直流转换器输出的直流电压的电压值；

所述的能量管理模块，包括存储电容、检测存储电容电压的电压管理器和稳定存储电容电压输出的升压斩波电路。

6.根据权利要求1所述的基于能量采集的结构体健康监测系统，其特征在于，还包括能量管理模块，包括存储电容、检测存储电容电压的电压管理器和稳定存储电容电压输出的升压斩波电路，存储电容接收第一能量采集模块的直流电压。