基于贴片天线传感器的金属结构体积型损伤检测研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1、目的及意义

1.1研究现状分析

本课题是对结构健康监测中使用的贴片天线传感器的金属结构体积型损伤的研究,以下为国内外的研究现状分析。

(1) 关于贴片天线传感器的研究

张天瑜(2008年)等人通过HFSS 软件的仿真分析,比较矩形微带贴片天线与圆形微带贴片天线各自的优缺点。得出在一般情况下矩形微带贴片天线相对于圆形微带贴片天线的优势非常明显,无论从贴片的尺寸大小还是增益上, 矩形微带贴片天线都应是首选。

李艳等人(2010年)根据微带天线的辐射原理和实际修正,设计了一种谐振频率为7.55GHz的矩形微带天线,利用Ansoft公司的HFSS10.0对其进行了建模并对其进行仿真,分析了天线的S参数图,驻波比以及方向图。仿真结果跟理论结果很吻合,证明了方法的可行性,同时也证明了HFSS是一种对微带天线有效的仿真工具。

Irshad Mohammad和Haiying Huang(2011年)介绍了超高频(UHF)无源RFID传感器系统,用于裂纹检测和潜在的结构监测。 针对传感器系统的新概念提出了工作原理和主要研究挑战。 一个使用3D天线和内核主成分分析(PCA)的新方法被研究和验证,结合两个案例研究评估开放和封闭裂缝。这个提出的方法可以部分减轻来自无线信道的非线性,并证明通过幅值和标签的反向散射信号的相位的原位驱动的可行性。

葛航宇等人(2014年)设计了四种不同尺寸的微带贴片天线,微带天线的中心频率偏移与应变之间存在很强的线性关系; 微带天线应变传感器的初始中心频率与尺寸共同影响其灵敏度, 中心频率越高、尺寸越大, 灵敏度越高。

Jun-Yao等人(2015年)设计了一种新型无线振动应变传感系统的设计、实现和验证,静态测试结果表明,天线的谐振频率位移是其所经历的应变的线性函数,而校准后的天线传感器与应变计测量值的归一化差小于1%,而且还发现从天线传感器测得的应变与粘贴在试样上的应变片之间的差异随着振动频率的增加而增大。

Xiaohua Yi和Terence Wu(2015年)为了解决用于应变感测的天线传感器中的这个基本问题,提出了一种用于考虑在应变下的衬底介电常数变化的新的应变灵敏度模型。研制了一种基于超高频折叠贴片天线的低成本无源RFID传感器,用于测量金属表面的应变。天线的谐振频率随天线在应变作用下的伸长而变化设计并执行谐振器的拉伸试验以量化应变传递比和介电常数变化。除了用于应变感测的天线传感器,发现的结果还可以用于柔性光学和高频电子的分析。

Wen-Juan Wang等人(2016年)通过HFSS软件的仿真,发现以矩形贴片作为应变传感器的微带天线,当可以忽略贴片尺寸引起的边缘效应时,给出了结构应变与谐振频移百分比之间的- 1系数的线性关系,这种天线传感器在工程中可以方便地测量结构应变,甚至在必要时无需标定。

Md.Saddam Hossain等人(2016年)设计了E形贴片天线,其工作频率为5.75 GHz。所有的模拟都是采用高频仿真软件(HFSS)实现。在E型贴片天线与常规的矩形微带贴片天线的比较中发现,E形贴片的传感器性能得到了改进,在天线总回波损耗中增幅达到50.72%,带宽提高25.76%,增益提高8.95%。

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