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基于无源RFID标签天线应变传感器的索力测试技术研究
| 论文题名： | 基于无源RFID标签天线应变传感器的索力测试技术研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;RFID标签天线;应变传感器;仿真分析;表面应变测量;索力测量;拉伸试验 |
| 摘要： | 拉索作为大跨度屋盖及斜拉桥结构中的核心构件，索力大小直接影响结构的性能与整体稳定，因此准确测量与监测索力，对于结构施工控制和运营状态评估具有重要意义。目前常用的索力测试方法在使用中存在一定的局限性，且大多采用有源有线的方式，为实际应用带来不便。因此，本文结合射频识别（RFID）技术在应变传感领域的应用与发展，提出一种无源非接触式索力测试方法—基于无源RFID标签天线应变传感器的索力测试法。具体研究内容如下: (1)通过介绍RFID标签天线应变传感器的工作原理—天线谐振频率与应变呈线性关系，从理论上验证了将RFID标签天线作为应变传感器进行应变测量的可行性。基于该工作原理，提出将传感器用于拉索索力测试，由传感器感应应变确定拉索整体轴向应变，即可根据胡克定律计算索力。通过设计夹具和传感器一体的索力测量装置，并推算索力计算相关理论公式。 (2)根据实际应用的需要对标签天线进行小型化设计，并通过HFSS、COMSOL软件对设计好的标签天线进行性能的仿真分析，以及多物理耦合场下的仿真分析，确定天线频移随应变变化的灵敏度系数，验证其作为应变传感器具有良好的感应性能。且考虑到在实际应变测量中，需要将传感器两端加长后通过夹具固定在结构表面，因此需要对加长后的传感器进行性能的仿真分析，验证其在性能上较原设计模型无明显削弱。 (3)考虑到进行应变测量时，应通过对传感器进行感应性能分析确定其灵敏度系数，从而根据频移计算应变。因此需预先对传感器进行标定试验，确定其灵敏度系数。再利用夹具将传感器固定于表面平整结构进行应变测量，验证采用夹具的方式能够保证传感器与结构表面应变的一致性，以及将利用灵敏度系数计算得到的感应应变作为结构表面应变的可行性，为拉索试验提供实际应用参考。 (4)通过夹具将传感器固定于拉索表面进行张拉试验，以传感器感应应变作为拉索实测表面应变，通过对表面应变进行修正后推算实测索力，并与千斤顶张拉力进行对比，验证基于修正后的传感器感应应变值进行索力测试的准确性。 |
| 作者： | 黄蔚霞 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 沈雁彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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