用于金屬表面裂紋位置檢測的無芯片RFID傳感器設計

王龍文， 馬潤波

(山西大學 物理電子工程學院， 山西 太原 030006)

0 引 言

隨著現代工業和科學技術的發展進步， 在航空航天、 建筑工程、 基礎設施建設等諸多領域中， 由于金屬結構的疲勞或腐蝕而產生的表面裂紋可能會導致危險事件發生， 以致危及人身安全. 所以， 對金屬結構的要求和金屬結構表面裂紋檢測的需求也越來越高[1]. 能夠及時檢測金屬結構表面的疲勞裂紋對于最小化維護成本、 延長使用壽命和提高公共安全非常重要.

傳統的金屬表面裂紋檢測技術經歷多年的發展， 在國內外已經形成了一個較為完善的體系. 目前， 應用較為廣泛的檢測技術包括超聲波檢測[2-3]、 渦流檢測[4-5]、 紅外熱成像檢測[6]等. 超聲波檢測技術利用超聲信號在傳播過程中遇到缺陷會產生不同的反射信號， 從而識別結構中的裂紋. 渦流檢測技術是通過檢測被測物體內感生渦流的變化來檢測被測物體裂紋缺陷. 紅外熱成像檢測技術的基本原理是通過溫度場的變化來確定裂紋位置和形狀. 但是上述幾種技術都存在成本高、 檢測過程繁瑣、 需要人工定期維護等缺點， 在某種程度上限制了它們的使用范圍和發展.

近年來， 射頻識別(Radio Frequency Identification)技術已經應用到金屬表面裂紋的檢測中， 與其它檢測技術相比， RFID技術具有無線， 無源， 實時檢測金屬損傷程度且成本相對較低的優勢. 例如， 文獻[7-8]使用反向散射信號相位作為裂紋傳感變量， 將兩個RFID標簽分別放置在裂紋兩側， 利……