摘要
在建筑结构的安全保障领域中，结构健康检测技术是对建筑安全状况检测的关键方式。金属材料在建筑领域中被广泛使用，因此对金属结构安全状况的检测变得尤为重要。金属的结构健康问题主要分为结构应变与结构缺陷，其中结构产生应变代表建筑结构整体发生位移，往往是结构承载失效的预兆。结构表面产生缺陷存在导致结构承载失效的可能性。因此对金属结构的健康检测变得尤为重要，本次研究针对射频识别技术在结构健康检测领域中的应用展开分析。 首先，本次研究实验中射频识别系统所采用的阅读器为体积更小，操作更便捷的商用阅读器。该阅读器所处的频段为射频超高频段，因此所设计的标签天线的谐振频率应处于射频识别系统的超高频段内。在结构应变检测标签天线的设计中，本文基于微带天线结构设计了具有良好抗金属性能的标签天线，该标签天线谐振频率处于射频识别系统工作频段的中心点，并具有良好的回波损耗性能。在实验验证中，以标签天线反向散射信号相位信息作为传感指标，分析结构应变检测标签天线的检测能力，结果表明结构应变检测标签天线能够检测到金属结构件横向厘米级的应变状况。 其次，在结构缺陷检测标签天线的设计中，从标签天线电流流动角度分析，对标签天线底部开槽得到金属结构缺陷检测标签天线。结合仿真结果可知，随着金属结构缺陷的拓展，标签天线回波损耗的谐振频率向低频移动，标签天线具有对金属结构缺陷宽度与深度拓展的检测能力。以标签天线反向散射信号强度大小作为传感指标，分析了谐振频率移动与反向散射信号强度变化之间的关系，随着金属结构表面缺陷的拓展，反向散射信号强度规律性的减小，研究所设计的结构缺陷检测标签天线能够检测金属结构件表面缺陷毫米级的拓展状况。 最后，本研究为了解决射频识别技术应用于结构健康检测领域中时所产生的检测步骤繁琐等问题。采用前后端分离的软件开发技术，设计实现了射频识别结构健康检测软件。通过该软件能够完成对射频识别系统中阅读器的控制，检测数据的采集与保存，检测结果的显示。本文以超高频射频识别技术的反向散射信号作为传感指标，设计了能够对金属结构应变与结构缺陷进行检测的标签天线，配合所设计的射频结构健康检测软件，对射频识别技术在结构健康检测领域中的发展具有良好的推动作用。
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