1.一種用于測量金屬構件表面應變測量的RFID系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)由閱讀器(8)和用于測量金屬構件表面應變的標簽(10)組成,
其中用于測量金屬構件表面應變的標簽(10)固定于被測金屬構件(1),標簽(10)包含RFID天線、芯片(2);所述的RFID天線包括上輻射貼片(31)、下輻射貼片(32)、介質板(4)、匹配線(5),標簽(10)通過RFID天線的下輻射貼片(32)粘結于所述被測金屬構件(1)的金屬表面,所述芯片(2)通過匹配線(5)與所述的上輻射貼片(31)、下輻射貼片(32)連接。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述RFID天線還包括導電膠(6),下輻射貼片(32)粘結于所述被測金屬構件(1)的金屬表面采用所述導電膠(6)實現。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,采用二分之一波長矩形貼片天線或四分之一波長矩形貼片天線。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,制作四分之一波長矩形貼片天線,可采用以下任意一種方式實現:
在二分之一波長矩形貼片天線一端打若干過孔,并在過孔臂上涂導電材料將上下輻射貼片短路;或者
在天線一側添加側向短路壁將上下輻射貼片短路,可將二分之一波長矩形貼片天線變?yōu)樗姆种徊ㄩL矩形貼片天線;或者
在利用焊接技術將矩形貼片天線與金屬構件表面連接以替代用導電膠將矩形貼片天線粘貼在金屬構件表面。
5.一種用于測量金屬構件表面應變的標簽(10),其特征在于,固定于被測金屬構件(1),標簽(10)包含RFID天線、芯片(2);所述的RFID天線包括上輻射貼片(31)、下輻射貼片(32)、介質板(4)、匹配線(5),標簽(10)通過RFID天線的下輻射貼片(32)粘結于所述被測金屬構件(1)的金屬表面,所述芯片(2)通過匹配線(5)與所述的上輻射貼片(31)、下輻射貼片(32)連接。
6.一種用于測量金屬構件表面應變的應用方法,其特征在于,包括如下步驟:
步驟一,利用無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術設計出應變傳感器,用于安裝固定于被測量金屬構件表面。所述應變傳感器結構即為所述標簽(10)的結構。
步驟二,在測量金屬構件表面應變測量時,為實現將二分之一波長的矩形貼片天線轉化為四分之一波長矩形貼片天線,利用焊接技術,將天線的上輻射貼片和被測金屬構件表面通過焊縫相連,使矩形貼片天線上下輻射貼片短路,形成四分之一波長矩形貼片天線。
步驟三,RFID閱讀器以不同的頻率向RFID標簽發(fā)射調制過的電磁波信號,當RFID標簽接收到的信號功率達到閾值時,RFID標簽中的芯片即可被激活。激活標簽所需要的閱讀器最小發(fā)射功率Pmin(f)與閱讀器所發(fā)射信號頻率f有關,當閱讀器以RFID標簽中矩形貼片天線諧振頻率發(fā)射信號時fR,激活標簽所需的最小發(fā)射功率Pmin(fR)最小。通過尋找使最小發(fā)射功率達到最小值的發(fā)射頻率,即可確定出RFID標簽中天線的諧振頻率fR。
步驟四,當天線經歷應變時,其諧振頻率漂移,當天線在長度方向上經歷應變ε時,諧振頻率fR將會應變呈現近似線性關系,給出如下公式所示
式中,c是真空中的光速,εe是介質板的相對介電常數,L是上輻射貼片長度,fRO是天線在初始應變狀態(tài)下的諧振頻率。通過確定諧振頻率漂移量,可以計算出標簽所經歷的應變。