微带贴片天线应变传感器优化设计研究

承载部件作为高端装备中最常见的结构单元,在役过程中受载荷和应力集中影响极易萌生裂纹,导致结构失效,实时监测结构关键部件的应变状态对保障结构健康至关重要。基于微波无损检测技术,揭示了矩形微带贴片天线的辐射元尺寸对其固有谐振频率的影响规律,探究了微带贴片天线谐振频率与应变的相互作用机理。矩形微带贴片天线可激发单频和双频谐振频率,改变矩形辐射元的长度或宽度,其谐振频率会发生频移。实验结果表明,当对金属接地板施加一定拉应力时,贴片天线几何尺寸会发生改变,其谐振频率也随之发生偏移,据此可推算出金属接地板的应变大小,这对关键承载部件的应变和裂纹实时监测具有重要的研究意义。

复合材料中碳纤维方向和弯曲缺陷的微波检测

通过研究微波信号在复合材料中的传播特性,利用N5225A网络分析仪对复合材料中碳纤维的方向和纤维弯曲变形进行了微波无损检测研究,用微波信号的反射系数相位和幅值来表征纤维方向和纤维变形缺陷的变化.结果表明：在30 ～ 40GHz范围内,中间层纤维方向为90°和0°的复合材料,反射系数相位差和幅值差随频率的增大而增大,在40GHz时相位差为48°,幅值差为0.37;在频率为36GHz时可以用反射系数相位差来表征纤维弯曲缺陷,反射系数相位差最大变化为2.65°,在频率为38GHz时可以用反射系数幅值差表征纤维弯曲缺陷,反射系数幅值最大变化为0.004;检测纤维方向时的灵敏度要远远大于检测纤维弯曲缺陷时的灵敏度.