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,3， 万国春

(1.同济大学 土木工程学院， 上海 200092； 2.日本东北工业大学 工学部建筑学科，宫城县 仙台市 982-8577； 3.同济大学 工程结构性能演化与控制教育部重点实验室， 上海 200092； 4.同济大学 电子与信息工程学院， 上海 201804)

传统建筑往往设计服役近百年，随着时间的推移，结构将逐渐出现损伤，对这些损伤的监测和修复是确保结构服役期安全的重中之重。结构健康监测是评估结构性能的重要手段[1]。通过在结构上添加传感单元，结构健康监测系统可以采集结构性能相关的各种参数，如应变、加速度、裂缝宽度等，对结构损伤进行动态评估[2]。

传统的结构健康监测传感器主要有压电式传感器[3]、光纤式传感器[4]、电阻式传感器等。这些传感器工作往往较为稳定，能满足传统土木监测的精度要求，但是，由于它们均需要采用电线进行数据传输和能量供给，这些传感器的现场安装过程往往需要众多引线，作业较为复杂，并要求较多的人力资源进行协助[5-6]。因此，学者们设计提出了许多基于单片受力式贴片天线的无源无线传感器[7-9]。这些传感器直接黏贴在结构上，通过结构形变引起天线形变，从而改变天线的谐振频率。这些贴片天线传感器使用谐振频率作为检测量，可以无源无线对结构应变、裂缝、位移等参数进行测量，且在实验室试验中具有较好的工作性能。但是，由于天线体积较大，其测量精度和量程受胶黏材料影响较为严重。为了提高传感器精度和量程，Xue等[10-11]提出了多种无应力组合式的贴片天线传感器，采用天线与天线组件的相对位移作为测量单元，可避开剪力滞后、黏贴强度不足带来的问题。……