[发明专利]基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器及无线测量方法

权利要求书

1.一种基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器，其特征在于，包括RFID芯片和贴片天线，所述贴片天线包括介质基片，该介质基片的一面固定在被测金属板上，另一面加工出金属贴片，该金属贴片包括微带贴片和T型微带线，微带贴片和T型微带线之间连接RFID芯片。

2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器，其特征在于，所述微带贴片为带有凹槽的矩形，凹槽内设有内馈微带线和RFID芯片，T型微带线的水平短截线底部通过RFID芯片与内馈微带线连接。

3.根据权利要求1所述的基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器，其特征在于，所述RFID芯片采用卷边、导电胶或焊接工艺固定在贴片天线上。

4.根据权利要求1所述的基于RFID技术的无源无线贴片天线传感器，其特征在于，所述RFID芯片为UHF频段的两引脚的无源RFID芯片。

5.一种RFID天线传感器无线测量装置，其特征在于，包括控制端PC机、RFID读写器、远距离读取天线和RFID天线传感器；所述控制端PC机与所述RFID读写器连接，所述RFID读写器与所述远距离读取天线连接，所述RFID天线传感器粘接于被测金属结构上；

所述RFID天线传感器为权利要求1-4中任一项所述的无源无线贴片天线传感器；

所述控制端PC机运行RFID读写程序；

所述远距离读取天线控制RFID读写器对RFID天线传感器进行读写操作，所述RFID读写器调整无线读取信号的功率及频率，所述远距离读取天线发射无线读取信号给所述RFID天线传感器，所述RFID天线传感器感知结构应变/裂纹并反射调制信号给所述远距离读取天线。

6.根据权利要求5所述的RFID天线传感器无线测量装置，其特征在于，所述RFID读写器工作时，分别测量不同读取频率f下，激活RFID天线传感器的无线读取信号功率阈值P₁(f)，绘制无线读取信号的“频率f-功率阈值P₁(f)”曲线，识别曲线的最低点，并提取RFID天线传感器的谐振频率。

7.一种基于权利要求6的RFID天线传感器无线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将RFID天线传感器粘接于被测金属结构上；

控制端PC机运行RFID读写程序；

由远距离读取天线控制RFID读写器读取RFID天线传感器的信号，测量其谐振频率；

其中测量谐振频率的具体过程为：

RFID天线传感器中功率信号从贴片天线传递到RFID芯片，当读取频率f与RFID天线传感器的谐振频率相等时，贴片天线与RFID芯片的阻抗实现共轭匹配，此时，激活RFID天线传感器的无线读取信号功率阈值达到最小值，通过识别“频率f-功率阈值P₁(f)”曲线的极小值，提取RFID天线传感器的谐振频率实现对被测结构应变/裂纹的测量；其中无线读取信号的功率阈值P₁(f)为：

其中c为真空中的光速，G₁、G₂分别为RFID读写器的天线和贴片天线的增益，d为RFID读写器的天线与贴片天线的距离，η为功率反射系数，P_C为RFID芯片的最小输入功率。