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无源无线应变检测关键技术及在结构应变监测中的应用

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登记号:G20200565

所属行业:信息传输、软件和信息技术服务业

学科分类:信息科学与系统科学;电子与通信技术;

关键词: 电磁激励 结构健康监测 RFID天线应变 检测方法与关键技术

绿色分类:其他资源效率提升;

发布者:null

发布时间:2020-08-28

  • 基本信息
成果名称: 无源无线应变检测关键技术及在结构应变监测中的应用
成果登记号: G20200565 学科分类: 信息科学与系统科学;电子与通信技术;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 电磁激励  结构健康监测  RFID天线应变  检测方法与关键技术  
推荐单位:

同济大学

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 合资合作,面洽, 成果所属行业: 信息传输、软件和信息技术服务业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

结构健康监测技术是用来评价结构损伤严重性、定位损伤位置的一门科学。十三五规划中明确指出要建立一大批交通枢纽工程、控制性枢纽工程,随着这些国家重大战略工程的实施,结构健康监测势必成为土木工程领域的聚焦热点。现有监测技术存在传感器布设工作量巨大、数据冗余、缺乏有效的疲劳累计损伤评估机制等问题(大型结构的50–90%故障是由疲劳损伤引起的),项目“无源无线应变检测关键技术及在结构应变监测中的应用”将微波工程领域的前沿技术应用在土木工程领域,成果应用于包括土木、建筑、道路、桥梁、管道、车船、水坝等结构上,实现了“应变精感、数据速传、成本低廉、风险预测”等目标。项目创新点主要在于:1. 应变传感器多物理场耦合及多维信息融合技术:建立了RFID传感器的力学模型、电磁学模型、机械形变模型的多物理耦合模型,在信息融合与处理方法开展科学研究,明确了进行结构健康监测所需的物理层信息;同时针对应变灵敏度、有效监测范围和传感器小型化等指标进行了优化设计。成果为结构健康监测提供可靠的理论依据、高效率的信息处理与监测技术方案,为本项目的核心技术支撑。2. 微观机制损伤模式识别技术:引入基于空穴增长的微观机制损伤模型,该模型适用于钢材延性损伤的监测,通过对拟静力进行损伤模拟,利用模式识别范式来描述结构健康监测问题,明确了检测结构的疲劳损伤程度及损伤演化规律。解决了结构健康领域长期以来缺乏有效的疲劳损伤评估机制的难题。3. 阻尼器残余应变的拓扑优化检测技术:通过对含附加阻尼器随机激励结构的拓扑优化,提出了一种同时获得随机激励结构的最优拓扑和离散阻尼器最优分布的方案,实现了结构的残余应变的测量;在检测结构上布置多点RFID应变传感器,采用基于多点最大历史应变和残余应变的性能指标对损伤进行评估,给出了一种高效的信息利用方案。解决了本项目实际工程应用中传感器的最优化布设问题和数据冗余的问题。4. 道路、桥梁结构监测技术:将RFID贴片天线作为应变传感器和传输终端,进行无线数据传输,无需繁复的布线;完成了数值模拟和试验,证明矩形贴片天线的谐振频率漂移与天线长度方向上的应变具有线性关系,在UHF频段的归一化灵敏度-0.9972,与同类型研究相比灵敏度提升了20%-60%不等。目前基于项目成果已经获得授权发明专利22项,实用新型专利授权39项,发表高水平学术论文124篇。成果得到美国工程院院士samii和中国科学院院士毛军发的积极评价,日本工程院外籍院士薛松涛的积极评价和推广。本项目技术总体处于国际先进水平,主要技术达到国际领先水平。项目成果在国际工业博览会展出;参与上海建工集团国家重点研发计划项目;采用技术服务的合作转化方式,使得项目技术产业化应用,目前合作转化收入已达45243万元。

姓名: 童美松 性别:
出生日期: 2020-05-27 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市四平路1239号 行政北楼320室
电子邮件: chengky@tongji.edu.cn
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