基于无线射频识别传感标签的形状记忆合金增强复合结构低速冲击响应监测.pdf

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1、第48卷第18期机械工程学报Vl01．48NO．182012年9月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGSep．2Ol2DoI：10．3901／JME．2012．18．089基于无线射频识别传感标签的形状记忆合金增强复合结构低速冲击响应监测木袁江邱自学邵建新吴静雅陈宇天俞云雷郭永海f南通大学机械工程学院南通226019)摘要：对埋入形状记忆合金(Shapememo~alloy，SMA)丝的增强复合材料结构，提出一种利用传感标签技术实现结构健康无线分布监测的新方法，以解决传统有线监测方法存在的布线难、系统扩展和移动性能差等问题。采

2、用基于高精度时间数字转换技术的专用电容测量芯片PS021测量复合结构中的SMA丝间的微小电容信号，可以很好抑制寄生电容的影响提高电容的测量精度；分布的传感标签获取PS021的电容测量信号，并与时间、位置编码信息打包后无线传输给读写器，传感标签之间无须通信，能耗要求低；组网采用三层读写器网络拓扑结构，通信协议简单、实时处理能力强。低速冲击响应监测试验表明，系统能实现对埋入结构中NiTi超弹性自传感元件的监测，根据冲击试验获取的多通道电容测量数据可分析判断损伤的位置和程度。关键词：复合结构结构健康监测形状记忆合金传感标签冲击试验中图分类号：TP274TB

3、381LowSpeedImpactTestforShapeMemoryAlloy-reinforcedCompositeStructureBasedonRadioFrequencyIdentificationSensor-tagsYUANJiangQIUZixueSHAOJianxinWUJingyaCHENYutianYUYunleiGUOYonghai(SchoolofMechanicalEngineering，NantongUniversity,Nantong226019)Abstract：Anewwirelessmonitoringmetho

4、dforshapememo~alloy(SMA)-reinforcedcompositestructureisproposedbyusingsensor-tagtechnology．Itcallsolveproblemsoftraditionalstructuralhealthmonitoringmethodsuchascomplexcabling，poorexpansion，hardlymobility．Usinghighaccuracytimetodigitalconversion(TDC)technology,thecapacitancesig

5、nalsoftheSMAaremeas~edbyPS021，itCanrestraintheinfluenceofparasiticcapacitanceandimprovethemeas~ementprecision．Thecapacitancesignalsarepackagedwiththecurrenttimeandaddresscodeinformationbysensor-tagsandtransnittedtothereaders，therearenotcommunicationbetweentwosensor-tagsandhavem

6、eritoflowenergyconsumption．Usingthreelayernetworktopologystructure，themonitoringsystemhavefeaturesofsimpleprotocolandgoodreal-timeprocessingcapability．ThelowvelocityimpactexperimentalresultsshowthatthesystemCanmonitortheoutputsoftheembeddedsuperelasticwiresincompositestructures

7、andthedamagelocationandperformancecanbedeterminedbythemulti-channelcapacitancemeas~ementdata．Keywords：CompositestructureStructuralhealthmonitoringShapememo~alloySensor-tagImpacttest响应在内的结构系统特性分析，达到监测结构损伤0前言或退化、延长结构寿命的目的]。根据信号传输的方式，结构健康监测可分为有线监测和无线监测两结构健康监测(Stmcturalhealthmonito

8、ring，种方法。有线监测(如采用光纤、RS485、控制器局SHM)是利用现场的无损传感技术，通过对包括结构