[发明专利]一种用于非金属管道的无源无线应变检测系统及方法

权利要求书

1.一种用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述无源无线应变传感系统包括传感器、发射器和控制器；

所述发射器用于发射预设谐振频率的激励电磁波，并接收所述传感器反射的测量信号，并将所述测量信号发送给所述控制器；

所述传感器贴附于被测非金属管道外表面；所述传感器用于接收所述激励电磁波并根据所述激励电磁波获得能量，以及当所述被测非金属管道发生变形时产生对应的形变，并基于所述形变对所述激励电磁波进行反射，得到所述测量信号；

所述控制器用于根据所述测量信号的谐振频率和传感器标定的初始谐振频率确定所述传感器在被测非金属管道外表面的安装位置，并根据所述传感器在所述安装位置发射的测量信号的频率偏移量以及所述传感器标定的初始谐振频率对应的应变值，计算所述被测非金属管道的应变量。

2.根据权利要求1所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述发射器包括信号收发器和发射天线；

所述信号收发器用于产生激励电磁波并接收所述测量信号，以及将所述测量信号传输至所述控制器；

所述发射天线与所述信号收发器连接；所述发射天线用于发射所述激励电磁波。

3.根据权利要求2所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述发射器还包括匹配电路；

所述匹配电路与所述发射天线连接；所述匹配电路用于对所述发射天线的谐振频率进行调节，使得所述发射天线的谐振频率与所述传感器的谐振频率一致。

4.根据权利要求2所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述发射天线为指向性天线或全向天线。

5.根据权利要求1所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述传感器为平面天线式无源无线应变传感器或者外表面声波式无源无线应变传感器。

6.根据权利要求5所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述平面天线式无源无线应变传感器包括基底、基板、反射面、匹配线和电子标签芯片；

所述基板设置在所述基底的上表面；所述反射面、所述匹配线和所述电子标签芯片设置在所述基板的上表面；所述匹配线与所述反射面连接；所述电子标签芯片设置在所述匹配线与所述反射面的连接处；

所述反射面用于接收所述激励电磁波并根据所述激励电磁波获得能量，以及当所述被测非金属管道发生变形时产生对应的形变，并基于所述形变对所述激励电磁波进行反射，得到所述测量信号；

所述匹配线用于调整所述反射面的谐振频率和所述测量信号的回波损耗；

所述电子标签芯片用于存储所述传感器的编号，并且当所述能量大于电子标签激活阈值时向所述发射器发送传感器编号。

7.根据权利要求1所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述传感器应用环氧树脂粘合剂贴附于被测非金属管道外表面。

8.根据权利要求1所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，其特征在于，所述传感器包括基底；所述基底为柔性基底。

9.一种用于非金属管道的无源无线应变检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任意一项所述的用于非金属管道的无源无线应变检测系统，所述无源无线应变传感方法包括：

获取传感器标定的初始谐振频率以及所述初始谐振频率对应的应变值；

获取传感器的反射的测量信号，并根据所述测量信号和所述初始谐振频率，确定所述传感器在被测非金属管道外表面的安装位置；

根据所述传感器在所述安装位置发射的测量信号的频率偏移量和所述初始谐振频率对应的应变值，计算所述安装位置的被测非金属管道外表面的应变值。

10.根据权利要求9所述的用于非金属管道的无源无线应变检测方法，其特征在于，所述无源无线应变传感方法还包括：

对所述传感器进行标定，得到所述传感器的谐振频率与温度和距离之间的关系；所述温度为所述传感器的工作环境的温度；所述距离为所述发射器与所述传感器之间的距离。