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基于U形谐振器的无源裂缝传感器
1
作者
姜康
薛松涛
+1 位作者
谢丽宇
万国春
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期1421-1426,共6页
针对传统裂缝传感器需要电源供应才能正常工作的缺陷,本文提出了一种基于无应力组合式贴片天线的无源裂缝传感器设计。利用U形谐振器实现裂缝传感,改变传感器内部谐振单元的谐振频率。通过观测回波信号的幅度和相位提取传感器的谐振频率...
针对传统裂缝传感器需要电源供应才能正常工作的缺陷,本文提出了一种基于无应力组合式贴片天线的无源裂缝传感器设计。利用U形谐振器实现裂缝传感,改变传感器内部谐振单元的谐振频率。通过观测回波信号的幅度和相位提取传感器的谐振频率,进而实现对裂缝的监测。基于天线理论建立了传感器的等效电路模型并推导谐振频率,研究裂缝宽度对传感器谐振频率的影响规律。进一步在三维电磁仿真软件CST中对传感器进行了数值模拟,并且通过试验研究了裂缝拓展对谐振频率的影响。研究表明:随着裂缝的扩展,传感器的谐振频率增加,且裂缝宽度与谐振频率之间具有较好的线性关系。
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关键词
结构健康监测
裂缝传感器
谐振频率
多维电磁特征参数
组合式贴片天线
无源
U形谐振器
电长度
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职称材料
无应力组合贴片天线传感器温度性能模拟测试
被引量：
1
2
作者
薛松涛
易卓然
+1 位作者
谢丽宇
万国春
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第10期1439-1445,共7页
基于组合式贴片天线的无源无线传感器可应用于结构形变的测量,但环境温度的变化会影响组合式贴片天线的电磁性能。针对环境温度变化影响天线传感器性能的问题,通过温度效应影响理论研究了材料温度系数(热膨胀)和介电常数变化(电磁场变化...
基于组合式贴片天线的无源无线传感器可应用于结构形变的测量,但环境温度的变化会影响组合式贴片天线的电磁性能。针对环境温度变化影响天线传感器性能的问题,通过温度效应影响理论研究了材料温度系数(热膨胀)和介电常数变化(电磁场变化)对组合式天线谐振频率的影响规律,采用多物理场耦合方法对组合式贴片天线传感器进行了温度效应的数值模拟,对受热膨胀和基板介电常数受热变化的影响进行了量化分析。基于数值模拟明确了天线谐振频率变化的主要原因是基板受热导致介电常数变化,材料受热膨胀引起的谐振频率变化约为主因引起变化的20%,且为负相关。通过试验进一步研究温度对谐振频率的影响,将组合式贴片天线置于温箱中测定了温度梯度下谐振频率变化。模拟和试验结果均表明,随温度的升高,组合式贴片天线一阶纵向谐振频率增加,且具有线性关系,线性拟合系数均高于0.93,模型仿真平均增量预测误差小于20%。明确了该类组合式天线可采用线性温度补偿机制进行形变测量值的修正,为组合式天线传感器在实际工程应用中提供了技术基础。
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关键词
贴片天线
形变传感器
温度补偿
结构健康监测
谐振频率
耦合效应
介电常数
热膨胀
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职称材料
无源无线加速度计的系统设计与仿真
3
作者
易卓然
薛松涛
+1 位作者
谢丽宇
万国春
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期211-218,234,共9页
传统加速度传感器需要电缆或外置设施进行能量供应和数据传输,复杂化的线路布置增大了设备损坏风险和维修难度。本文基于带短接单元的贴片天线和调频连续波雷达原理,设计了一种无源无线加速度传感节点,设计了高频采样机制,并对传感系统...
传统加速度传感器需要电缆或外置设施进行能量供应和数据传输,复杂化的线路布置增大了设备损坏风险和维修难度。本文基于带短接单元的贴片天线和调频连续波雷达原理,设计了一种无源无线加速度传感节点,设计了高频采样机制,并对传感系统的工作模式进行了理论分析和基于Matlab和高频结构仿真器的数值仿真,获得了在典型加速度激励下的传感器测试结果。该传感器加速度测试范围设计为±0.2 g,仿真结果表明:在测试设计范围内,加速度测试误差为3.24%。另外,传感器可实现简单的自我定位,定位精度为0.3 m。
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关键词
贴片天线
无源
无线
FMCW雷达
高频采样
加速度传感器
定位
结构健康监测
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职称材料
题名
基于U形谐振器的无源裂缝传感器
1
作者
姜康
薛松涛
谢丽宇
万国春
机构
同济
大学
土木
工
程学院
日本东北工业大学工学部
建筑学科
同济
大学
电子与信息
工
程学院
出处
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期1421-1426,共6页
基金
国家自然科学基金项目(52078375,52178298,52378311)
土木工程I类高峰学科建设经费资助项目.
文摘
针对传统裂缝传感器需要电源供应才能正常工作的缺陷,本文提出了一种基于无应力组合式贴片天线的无源裂缝传感器设计。利用U形谐振器实现裂缝传感,改变传感器内部谐振单元的谐振频率。通过观测回波信号的幅度和相位提取传感器的谐振频率,进而实现对裂缝的监测。基于天线理论建立了传感器的等效电路模型并推导谐振频率,研究裂缝宽度对传感器谐振频率的影响规律。进一步在三维电磁仿真软件CST中对传感器进行了数值模拟,并且通过试验研究了裂缝拓展对谐振频率的影响。研究表明:随着裂缝的扩展,传感器的谐振频率增加,且裂缝宽度与谐振频率之间具有较好的线性关系。
关键词
结构健康监测
裂缝传感器
谐振频率
多维电磁特征参数
组合式贴片天线
无源
U形谐振器
电长度
Keywords
structural health monitoring
crack sensor
resonant frequency
multidimensional electromagnetic characteristic parameters
combined patch antenna
passive
U-shaped resonator
electrical length
分类号
TP212 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
无应力组合贴片天线传感器温度性能模拟测试
被引量：
1
2
作者
薛松涛
易卓然
谢丽宇
万国春
机构
同济
大学
土木
工
程学院
日本东北工业大学工学部
同济
大学
工
程结构性能演化与控制教育部重点实验室
同济
大学
电子与信息
工
程学院
出处
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第10期1439-1445,共7页
基金
国家自然科学基金项目(52078375,52178298).
文摘
基于组合式贴片天线的无源无线传感器可应用于结构形变的测量,但环境温度的变化会影响组合式贴片天线的电磁性能。针对环境温度变化影响天线传感器性能的问题,通过温度效应影响理论研究了材料温度系数(热膨胀)和介电常数变化(电磁场变化)对组合式天线谐振频率的影响规律,采用多物理场耦合方法对组合式贴片天线传感器进行了温度效应的数值模拟,对受热膨胀和基板介电常数受热变化的影响进行了量化分析。基于数值模拟明确了天线谐振频率变化的主要原因是基板受热导致介电常数变化,材料受热膨胀引起的谐振频率变化约为主因引起变化的20%,且为负相关。通过试验进一步研究温度对谐振频率的影响,将组合式贴片天线置于温箱中测定了温度梯度下谐振频率变化。模拟和试验结果均表明,随温度的升高,组合式贴片天线一阶纵向谐振频率增加,且具有线性关系,线性拟合系数均高于0.93,模型仿真平均增量预测误差小于20%。明确了该类组合式天线可采用线性温度补偿机制进行形变测量值的修正,为组合式天线传感器在实际工程应用中提供了技术基础。
关键词
贴片天线
形变传感器
温度补偿
结构健康监测
谐振频率
耦合效应
介电常数
热膨胀
Keywords
patch antennas
deformation sensors
temperature compensation
structural health monitoring
resonant frequencies
coupling effects
dielectric constant
thermal expansion
分类号
TP212 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN823 [电子电信—信息与通信工程]
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职称材料
题名
无源无线加速度计的系统设计与仿真
3
作者
易卓然
薛松涛
谢丽宇
万国春
机构
同济
大学
土木
工
程学院
日本东北工业大学工学部
同济
大学
工
程结构性能演化与控制教育部重点实验室
同济
大学
电子与信息
工
程学院
出处
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期211-218,234,共9页
基金
国家自然科学基金项目(52078375,52178298)
国际科技合作重点项目(2021YFE0112200)
+2 种基金
中央高校基本科研业务费——学科交叉类项目
同济大学2022年度学科交叉联合攻关项目(土木工程I类高峰学科建设经费)
同济大学工程结构服役性能演化与控制教育部重点实验室开放基金项目(2018KF-4)。
文摘
传统加速度传感器需要电缆或外置设施进行能量供应和数据传输,复杂化的线路布置增大了设备损坏风险和维修难度。本文基于带短接单元的贴片天线和调频连续波雷达原理,设计了一种无源无线加速度传感节点,设计了高频采样机制,并对传感系统的工作模式进行了理论分析和基于Matlab和高频结构仿真器的数值仿真,获得了在典型加速度激励下的传感器测试结果。该传感器加速度测试范围设计为±0.2 g,仿真结果表明:在测试设计范围内,加速度测试误差为3.24%。另外,传感器可实现简单的自我定位,定位精度为0.3 m。
关键词
贴片天线
无源
无线
FMCW雷达
高频采样
加速度传感器
定位
结构健康监测
Keywords
patch antenna
passive
wireless
FMCW radar
high-frequency sampling
accelerometer
localization
structural health monitoring
分类号
TP212 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN823 [电子电信—信息与通信工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于U形谐振器的无源裂缝传感器
姜康
薛松涛
谢丽宇
万国春
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
无应力组合贴片天线传感器温度性能模拟测试
薛松涛
易卓然
谢丽宇
万国春
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
无源无线加速度计的系统设计与仿真
易卓然
薛松涛
谢丽宇
万国春
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
已选择
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参考文献
引证文献
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