基于LC諧振的無線無源應變傳感器研究.pdf

1、應變傳感器可廣泛應用于建筑、橋梁、車輛、航空航天等領(lǐng)域中的工程安全監(jiān)管、損傷檢測、損害預防。然而，對于一些高溫高壓、易燃易爆等惡劣環(huán)境和動力旋轉(zhuǎn)部件，有線有源應變傳感器的應用將受到極大的限制，有時甚至不可用，在這些特殊場合，只有應用無線無源應變傳感器。因此開展無線無源應變傳感器研究具有十分重要的意義。
　　本文主要研究了一種平面螺旋電感和平面叉指電容串聯(lián)結(jié)構(gòu)的LC諧振回路無線無源應變傳感器。首先對傳感器的平面螺旋電感和平面叉指電容

2、進行了理論分析與設(shè)計，得到了近似計算公式。其次，運用Matlab軟件對傳感器進行了多目標優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出高Q值、高平面叉指電容電極幾何尺寸比率、Q值綜合優(yōu)化的三種不同傳感器，三種傳感器的Q值分別為21、20.7、15.4，幾何尺寸比率值分別為0.75、0.8、0.67，幾何尺寸分別為30mm、30.2mm、21.6mm。最后，采用光刻、刻蝕工藝完成最小線寬為100μm的LC諧振應變傳感器樣品的制備，設(shè)計了應變測試懸臂梁系統(tǒng)，采用矢量網(wǎng)絡(luò)

3、分析儀對傳感器樣品的性能進行了測試。結(jié)果表明，所設(shè)計的不同LC諧振應變傳感器的諧振頻率隨張應變增加而降低。沿叉指電容電極長度方向，三種傳感器諧振頻率對應變的響應靈敏度分別為0.641 kHz/ppm、0.677 kHz/ppm、0.596 kHz/ppm，Q值分別為22.5、20.9、16.3。傳感器的最遠探測距離可以達到4.5cm。
　　采用鐵氧體磁性材料解決了基于LC諧振的無線無源應變傳感器在金屬表面無法使用的問題。鐵氧體磁性