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题名基于开口谐振环的小型化无线无源应变传感器阵列设计
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作者
王贤
高尚
杨尚可
马立军
江剑
雷一菲
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机构
南京理工大学机械工程学院
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出处
《电子测量与仪器学报》
北大核心
2025年第5期40-50,共11页
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基金
国家重点研发项目基金
中央高校基础研究基金(309181A8804,30919011263)
江苏省自然科学基金(BK20190464)项目资助。
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文摘
现有无线无源应变传感器存在检测方向单一、灵敏度低、尺寸大等问题,难以满足复杂受力条件下飞机机翼等大型金属结构应变状态评估的需求。针对这一问题,利用开口谐振环高辐射能力、低损耗以及高品质因数等优点,基于三角函数与矢量分解原理设计了一种基于开口谐振环的小型化无线无源应变传感器阵列。该传感器阵列由3个夹角120°的传感器构成,通过提取各传感器谐振频率偏移量实现金属结构件上应变大小和方向的反演。通过ADS软件得到传感器的阻抗参数,以传感器谐振频率为优化目标采用HFSS软件完成了传感器结构小型化和阻抗匹配优化设计,并利用COMSOL软件进行“力-磁”耦合分析验证了传感器的应变检测性能,随后完成传感器制备。实验结果表明,传感器在电长度方向和电宽度方向的灵敏度分别为-1.517和-0.732 kHz/με,所提出的传感器阵列应变大小的检测精度在8.5%以内,应变方向检测误差在10°以内。该传感器阵列能够实现对金属结构表面应变大小和方向的检测,具有灵敏度高、尺寸小以及成本低等优点。
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关键词
射频识别
开口谐振环
谐振频率偏移量
无线应变测量
传感器阵列
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Keywords
radio frequency identification
split ring resonator
resonant frequency shift
wireless strain measurement
sensor array
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分类号
TP212.9
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN304.3
[电子电信—物理电子学]
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