本發(fā)明涉及位移傳感，更具體地，涉及一種rfid位移傳感器、傳感系統(tǒng)及螺栓群松動檢測系統(tǒng)。

背景技術：

1、鋼結構以其安全可靠、施工便捷和節(jié)約工期等優(yōu)勢，已成為基礎設施建設中至關重要的結構形式。構件通常通過螺栓連接、鉚釘連接或焊接形成整體結構。然而，隨著時間推移和外部環(huán)境因素的作用，螺栓連接往往會出現(xiàn)松動、失效甚至斷裂的情況。這種情況會顯著降低連接處的螺栓預緊力，甚至可能導致螺栓錯位、滑動或脫落，嚴重威脅結構的整體可靠性和安全性。因此，發(fā)展螺栓松動檢測技術顯得尤為重要。現(xiàn)有的螺栓松動檢測技術主要有：

2、1)基于壓電傳感技術的螺栓松動檢測：基于壓電傳感技術的檢測方法主要是利用壓電陶瓷的壓電效應實現(xiàn)對螺栓松動的識別。其原理是利用壓電陶瓷材料發(fā)送或接收信號，通過對信號的分析提出相應的損傷指標，根據損傷指標的變化來實現(xiàn)對螺栓預緊力的識別。2)基于光纖傳感技術的螺栓松動檢測：當外界物理量如溫度或應變等發(fā)生變化時，會導致光纖光柵的柵距發(fā)生改變，進而會影響在光纖光柵處經過環(huán)行器反射回來的反射光波長，根據波長的變化，可以推導出外界物理量的變化。基于光纖傳感技術的螺栓檢測主要是根據嵌入到螺栓中的光纖光柵傳感器測量到溫度或應變等物理量的變化，來檢測螺栓故障。上述檢測技術需要對安裝部件進行改造，例如在螺栓內部增加傳感器或者安裝天線結構，這不僅增加了制造和組裝成本，而且需要額外的安裝步驟。

3、3)基于數(shù)字圖像處理技術的螺栓松檢測：基本原理是利用計算機對攝像機采集到的螺栓圖像進行處理和分析，提取和識別螺栓松動或缺失發(fā)生時的圖像特征，以實現(xiàn)螺栓故障的檢測。該測量方法是基于和原始圖像進行對比，不僅需要持續(xù)地為成像提供電源，且照明和天氣條件變化都會影響相機捕獲圖像的質量，導致測試的靈敏度和精度降低，且相機設備昂貴。

4、4)基于敲擊聲法的螺栓松動檢測：敲擊聲檢測法是一種無需在結構表面布置傳感器的無損檢測方法。基于敲擊聲法的螺栓松動檢測的基本原理是螺栓松動引起的連接特性變化會影響敲擊產生的音頻信號。這種敲擊檢測方法需要人工執(zhí)行，人工成本和時間成本較高。

5、5)基于rfid技術的螺栓松動智能檢測：將rfid標簽嵌入螺栓頂端或螺桿內部，通過在液壓扳手壓力泵中加裝的壓力傳感器來實現(xiàn)對扳手狀態(tài)的實時監(jiān)控。

6、6)專利cn110006381a公開一種基于rfid及位移傳感器的高鐵螺栓松動檢測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括螺栓上的rfid標簽、車底的rfid讀寫器、位移傳感器、微處理器、通信模塊、服務器和位移傳動裝置。通過位移傳動裝置將螺栓的旋轉松動轉換為直線位移，位移傳感器獲取直線位移數(shù)據。然而其位移傳感器為傳統(tǒng)的位移傳感器，檢測精度有待提高。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種rfid位移傳感器、傳感系統(tǒng)及螺栓群松動檢測系統(tǒng)，能夠對微小位移進行靈敏檢測，并且無須對待測物體內部進行改造，僅需將諧振器設置于待測物體表面即可，實施成本低。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種rfid位移傳感器，包括rfid接收天線、耦合傳感單元、環(huán)形器、rfid標簽電路和rfid發(fā)射天線；所述耦合傳感單元包括微帶線和諧振器，所述微帶線的輸入端接rfid接收天線的輸出端，微帶線的輸出端接環(huán)形器的第一端口，所述諧振器設置于待測物體表面，諧振器與微帶線相互耦合；所述環(huán)形器的第二端口接rfid標簽電路，所述環(huán)形器的第三端口接rfid發(fā)射天線。

3、進一步地，所述rfid標簽電路包括寬帶匹配電路和rfid標簽芯片，所述環(huán)形器的第二端口通過寬帶匹配電路與rfid標簽芯片連接。

4、進一步地，所述寬帶匹配電路包括第一電容c1、第一電感l(wèi)1、第二電容c2和第二電感l(wèi)2，所述第一電容c1的一端接環(huán)形器的第二端口，第一電容c1的另一端接第一電感l(wèi)1的一端，第一電感l(wèi)1的另一端分別接第二電感l(wèi)2和第二電容c2的一端，第二電感l(wèi)2的另一端接rfid標簽芯片，第二電容c2的另一端接地。

5、進一步地，所述rfid標簽芯片通過其接地端接地。

6、進一步地，所述rfid接收天線和rfid發(fā)射天線的極化方式不同。

7、進一步地，所述極化方式包括水平極化、垂直極化、左旋極化，右旋極化。

8、本發(fā)明第一方面提供了一種rfid位移傳感系統(tǒng)，包括所述的rfid位移傳感器，還包括上位機、rfid閱讀器、閱讀器發(fā)射天線和閱讀器接收天線，所述上位機與rfid閱讀器通訊連接，rfid閱讀器的輸出端與閱讀器發(fā)射天線電連接，rfid閱讀器的輸入端與閱讀器接收天線電連接。

9、進一步地，所述閱讀器發(fā)射天線和閱讀器接收天線的極化方式不同。

10、進一步地，所述極化方式包括水平極化、垂直極化、左旋極化，右旋極化。

11、進一步地，所述上位機為手持式移動智能終端。

12、本發(fā)明第三方面提供了一種螺栓群松動檢測系統(tǒng)，包括所述的rfid位移傳感系統(tǒng)，所述微帶線的數(shù)目為一條，所述諧振器的數(shù)目為多個，分別設置于各個待檢測的螺栓端部，每個諧振器均與微帶線相互耦合。

13、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案的有益效果是：本發(fā)明提供一種rfid位移傳感器、傳感系統(tǒng)及螺栓群松動檢測系統(tǒng)，包括rfid接收天線、耦合傳感單元、環(huán)形器、rfid標簽電路和rfid發(fā)射天線；所述耦合傳感單元包括微帶線和諧振器，所述微帶線的輸入端接rfid接收天線的輸出端，微帶線的輸出端接環(huán)形器的第一端口，所述諧振器設置于待測物體表面，諧振器與微帶線相互耦合；所述環(huán)形器的第二端口接rfid標簽電路，所述環(huán)形器的第三端口接rfid發(fā)射天線。本發(fā)明的rfid位移傳感器能夠對微小位移進行靈敏檢測，并且無須對待測物體內部進行改造，僅需將諧振器設置于待測物體表面即可，實施成本低。

技術特征：

1.一種rfid位移傳感器，其特征在于，包括rfid接收天線(1)、耦合傳感單元(2)、環(huán)形器(3)、rfid標簽電路(4)和rfid發(fā)射天線(5)；所述耦合傳感單元(2)包括微帶線(201)和諧振器(202)，所述微帶線(201)的輸入端接rfid接收天線(1)的輸出端，微帶線(201)的輸出端接環(huán)形器(3)的第一端口，所述諧振器(202)設置于待測物體表面，諧振器(202)與微帶線(201)相互耦合；所述環(huán)形器(3)的第二端口接rfid標簽電路(4)，所述環(huán)形器(3)的第三端口接rfid發(fā)射天線(5)。

2.根據權利要求1所述的rfid位移傳感器，其特征在于，所述rfid標簽電路(4)包括寬帶匹配電路(401)和rfid標簽芯片(402)，所述環(huán)形器(3)的第二端口通過寬帶匹配電路(401)與rfid標簽芯片(402)連接。

3.根據權利要求1所述的rfid位移傳感器，其特征在于，所述寬帶匹配電路(401)包括第一電容c1、第一電感l(wèi)1、第二電容c2和第二電感l(wèi)2，所述第一電容c1的一端接環(huán)形器(3)的第二端口，第一電容c1的另一端接第一電感l(wèi)1的一端，第一電感l(wèi)1的另一端分別接第二電感l(wèi)2和第二電容c2的一端，第二電感l(wèi)2的另一端接rfid標簽芯片(402)，第二電容c2的另一端接地。

4.根據權利要求3所述的rfid位移傳感器，其特征在于，所述rfid標簽芯片(402)通過其接地端接地。

5.根據權利要求1所述的rfid位移傳感器，其特征在于，所述rfid接收天線(1)和rfid發(fā)射天線(5)的極化方式不同。

6.根據權利要求5所述的rfid位移傳感器，其特征在于，所述極化方式包括水平極化、垂直極化、左旋極化，右旋極化。

7.一種rfid位移傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求1-5任一項所述的rfid位移傳感器，還包括上位機(6)、rfid閱讀器(7)、閱讀器發(fā)射天線(8)和閱讀器接收天線(9)，所述上位機(6)與rfid閱讀器(7)通訊連接，rfid閱讀器(7)的輸出端與閱讀器發(fā)射天線(8)電連接，rfid閱讀器(7)的輸入端與閱讀器接收天線(9)電連接。

8.根據權利要求7所述的rfid位移傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述閱讀器發(fā)射天線(8)和閱讀器接收天線(9)的極化方式不同，所述極化方式包括水平極化、垂直極化、左旋極化，右旋極化。

9.根據權利要求7所述的rfid位移傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(6)為手持式移動智能終端。

10.一種螺栓群松動檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求7所述的rfid位移傳感系統(tǒng)，所述微帶線(201)的數(shù)目為一條，所述諧振器(202)的數(shù)目為多個，分別設置于各個待檢測的螺栓(10)端部，每個諧振器(202)均與微帶線(201)相互耦合。

技術總結
本發(fā)明提供一種RFID位移傳感器、傳感系統(tǒng)及螺栓群松動檢測系統(tǒng)，包括RFID接收天線、耦合傳感單元、環(huán)形器、RFID標簽電路和RFID發(fā)射天線；所述耦合傳感單元包括微帶線和諧振器，所述微帶線的輸入端接RFID接收天線的輸出端，微帶線的輸出端接環(huán)形器的第一端口，所述諧振器設置于待測物體表面，諧振器與微帶線相互耦合；所述環(huán)形器的第二端口接RFID標簽電路，所述環(huán)形器的第三端口接RFID發(fā)射天線。本發(fā)明的RFID位移傳感器能夠對微小位移進行靈敏檢測，并且無須對待測物體內部進行改造，僅需將諧振器設置于待測物體表面即可，實施成本低。本發(fā)明的螺栓群松動檢測系統(tǒng)僅需使用單個RFID位移傳感器即可實現(xiàn)對螺栓群的松動檢測，節(jié)省了部署和檢測成本。

技術研發(fā)人員：張俊,甘曉鋒,歐岳霖,許鏗泉
受保護的技術使用者：廣東工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10