[发明专利]一种基于圆形微带贴片天线的全向应变检测方法

摘要

本发明公开了一种基于圆形微带贴片天线的全向应变检测方法，在役结构承载部件极易在应力集中处萌生裂纹，因此，以应力作为结构健康监测的重要参数，利用应变传感器对应力集中位置进行应变监测，可有效评估结构的健康状态。微带贴片天线与传统应变传感器相比，具有结构简单，可无线测量的特点，成为结构部件应变传感器研究的热点之一。贴片天线的中心频率与自身尺寸有关，当其尺寸发生变化时，中心频率也会发生相应的偏移，因此，可利用贴片天线中心频率的变化来表征应变。利用圆形微带贴片天线的周向中心频率一致性的特点，通过获取应变状态下贴片天线平面不同角度上的中心频率，来实现结构应变的全向检测，为结构健康监测提供新的检测方法。

主权项

1.一种基于圆形微带贴片天线的全向应变检测方法，其特征在于：该方法的实施步骤如下，步骤1)：建立应变与中心频率偏移关系表达式；圆形微带贴片天线的中心频率与自身尺寸有关，当其发生形变时,中心频率也会发生相应的变化，因此，利用中心频率的变化来表征应变：其中：ε为应变，fr为圆形微带贴片天线中心频率，frs为圆形微带贴片天线应变后的中心频率；步骤2)：搭建检测系统；该检测系统包括：网络分析仪(1)、同轴电缆(2)、喇叭天线(3)和圆形微带贴片天线(4)；其中，喇叭天线(3)通过同轴电缆(2)与网络分析仪(1)相连，喇叭天线(4)放置于圆形微带贴片天线(4)正上方，并且，喇叭天线(3)的E面、H面分别平行于圆形微带贴片天线(4)平面的x轴和y轴；步骤3)：应变大小及方向的检测；通过喇叭天线(3)实现对中心频率为fr的圆形微带贴片天线(4)的无线激励；取网络分析仪(1)激励接收到的回波损耗曲线S11的最低点为圆形微带贴片天线(4)y轴方向应变后的中心频率frs，进而由公式(1)求得该角度方向上的应变；将喇叭天线沿z轴旋转0‑90°，即可测得圆形微带贴片天线(4)其他不同角度方向上应变后的中心频率，最终实现结构应变的全向检测。