基于微带天线传感器的温度裂纹耦合特性研究开题报告

全文总字数：8529字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

金属结构广泛用于现代机械设备、土木工程、海洋工程结构以及航空航天领域。但由于某些金属结构常处于高温、高压、潮湿、振动等恶劣的环境中，受疲劳、腐蚀、材料老化和受冲击等不利影响，不可避免的会产生各种损伤和缺陷，从而酿成及其严重的后果。为了保证金属结构在服役期间能安全运行并延长其使用寿命，普遍的方法是利用传感器对金属结构进行健康监测，实时掌握结构的应力情况和缺陷信息。

结构健康监测（structural healthmonitoring，简称shm）是一种自动监测结构健康状况的方法，它是保障结构安全的关键技术之一。通过在结构内部植入或表面布置传感器阵列，采集结构在工作过程中的各种参数（如应变、裂纹、温度等）的动态响应数据，实时监测结构体系随时推移所产生的变化，并对损伤敏感的特征值进行提取分析，从而评估结构的疲劳寿命、裂纹尺寸、应力应变分布等，以确定结构的健康状况[1-2]。

迄今为止已有一些技术，如超声波探伤、光纤传感、金属箔式应变片等能够对部分结构的应变或裂纹进行监测，但现行的传感器多需要在结构上布设冗长的电缆，使得成本过高，结构复杂，难以实现大规模的结构健康检测。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 设计（论文）任务

2.1.1贴片天线传感器的温度感测机理、裂纹识别机理及耦合特性研究

（1）贴片天线传感器的工作原理；

（2）贴片天线传感器的温度感测机理；

3. 研究计划与安排

（1）第1周—第2周，熟悉题目背景，检索相关的中英文文献，了解微带贴片天线传感器的工作原理、微带贴片天线传感器的温度感测机理、微带贴片天线传感器的裂纹识别机理。

（2）第3周，阅读文献并分类整理，提交文献检索报告，完成20000字符的英文文献翻译，并开始撰写论文开题报告。

（3）第4周—第6周，利用hfss电磁仿真软件建立矩形微带贴片天线有限元模型，并根据查阅的资料尝试去分析天线传感器的谐振频率随金属结构裂纹和温度的变化规律。

（4）第7周—第10周，利用hfss或者comsol仿真软件，模拟并分析金属板同时存在温度和裂纹影响时，微带贴片天线传感器的谐振频率响应特性和温度引起的谐振频率的变化与裂纹引起的谐振频率的变化之间的叠加规律。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]葛航宇,李浩,陈跃良,刘马宝,王巧云.一种基于微带天线的应变测量技术[j].中国科学:技术科学,2014,44(09):973-978.

[2]何浩祥,闫维明,马华,王卓.结构健康监测系统设计标准化评述与展望[j].地震工程与工程振动,2008(04):154-160.

[3]g. a. deschamps, “microstrip microwave antennas,”presented at the third usaf symp. on antennas, 1953.