一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器

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1.本发明涉及传感器技术领域，更具体的是涉及金属裂缝检测传感器技术领域。

背景技术：

2.随着民用基础设施与机械智能制造的发展，将有更多金属应用到楼宇、桥梁、工厂建设，还有铁路交通、航空航天等领域，各种有机涂料广泛应用于现代金属工业当中，并逐渐发挥着越来越重要的作用。在长期负载和恶劣环境下工作，金属难免产生裂缝，而由于表面涂料的存在，无法及时发现，随着时间的推移，裂缝进一步扩展，最终会导致非常严重的后果，因此对金属裂缝的检测就非常重要了。
3.近年来，基于微带天线传感器的金属裂缝检测技术由于其制作简单、价格实惠等优点得到了大量的研究。但是现有技术提出的微带天线传感器仅能在小范围的金属表面上进行裂缝检测，可扩展性较差，并且存在检测灵敏度低等缺点。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决现有技术对金属裂缝检测范围较小、可扩展性较差，检测灵敏度较低的技术问题，本发明提供一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器。
5.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
6.一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，包括介质板，为印制电路的基板，用于承担整个电路，还包括：
7.输入端口，设在介质板的一端，用于输入能量；
8.微带天线，设在介质板的上表面，所述微带天线设有多个；
9.微带传输线，设在介质板的上表面，并与输入端口相连，所述微带传输线为微带天线耦合馈电；
10.金属接地面，设在介质板的下表面，为了不影响微带天线对金属裂缝的检测，其形状与微带传输线一致。
11.进一步地，所述的金属裂缝检测传感器采用非接触式的检测方式进行金属裂缝进行检测。
12.进一步地，所述微带天线为双频工作的微带天线，由第一微带天线和第二微带天线构成，所述第一微带天线和第二微带天线的工作频率不同。
13.进一步地，所述微带天线为多频工作的微带天线，包括第一微带天线、第二微带天线和第三微带天线，所述第一微带天线、第二微带天线和第三微带天线的工作频率不同。
14.进一步地，所述的金属裂缝检测传感器工作于多个频段，能够对金属物体上的多处裂缝同时进行检测。
15.本发明的有益效果如下：
16.1.本发明的金属裂缝检测传感器可对涂层下方隐藏的金属裂缝进行检测，检测时，将矢量网络分析仪与传感器相连接，用于向传感器馈电，并接收传感器传输来的谐振频
率，将谐振频率数据传输给电脑终端进行处理，当金属存在裂缝时，谐振频率会发生偏移，从而可根据不同的频率偏移来反应待测金属结构上出现的裂缝的宽度、长度和深度，实现对涂层下方隐藏的金属裂缝进行检测。
17.2.本发明的金属裂缝检测传感器采用非接触式检测方式检测金属裂缝，不仅能够检测单一裂缝，而且能够同时检测金属物体上的多处裂缝，可以根据需要很容易的扩展至多个频段，具有很强的可扩展性和实用性，大大提高了金属裂缝的检测效率，使传感器的整个设计创造更加灵活。
18.3.本发明的金属裂缝检测传感器能够在较大范围的金属表面上进行裂缝检测，具有可检测金属范围大的特点，可应用于多种场合。
19.4.本发明的金属裂缝检测传感器对裂缝宽度的检测灵敏度可达0.028ghz/mm，对金属裂缝长度的灵敏度可达0.007ghz/mm，金属裂缝深度的检测灵敏度可达0.027ghz/mm，具有检测灵敏度高的特点。
附图说明
20.图1为本发明实施例1双频传感器的结构示意图；
21.图2为本发明传感器的连接结构示意图；
22.图3为本发明实施例1双频传感器进行金属裂缝检测的结构示意图；
23.图4为金属块上存在裂缝的示意图；
24.图5为实施例1双频传感器中低频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
25.图6为实施例1双频传感器中低频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
26.图7为实施例1双频传感器中高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
27.图8为实施例1双频传感器中高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
28.图9为实施例1双频传感器中高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝长度扩展的变化示意图；
29.图10为实施例1为双频传感器中高频微带天线的中心下方分别存在不同宽度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝宽度的变化示意图；
30.图11为实施例1为双频传感器中高频微带天线的中心下方分别存在不同深度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝深度的变化示意图；
31.图12为实施例1为双频传感器中低频微带天线的中心下方分别存在不同宽度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度的变化示意图；
32.图13为实施例1为双频传感器中低频微带天线的中心下方分别存在不同深度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝深度的变化示意图；
33.图14为本发明实施例2三频传感器的结构示意图；
34.图15本发明实施例2三频传感器进行金属裂缝检测的结构示意图；
35.图16为金属块上存在裂缝的示意图；
36.图17为实施例2三频传感器中低频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
37.图18为实施例2三频传感器中低频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
38.图19为实施例2三频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
39.图20为实施例2三频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
40.图21为实施例2三频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝长度扩展的变化示意图；
41.图22为实施例2三频传感器中最高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
42.图23为实施例2三频传感器中最高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
43.图24为实施例2三频传感器中最高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随裂缝长度扩展的变化示意图；
44.图25为实施例2三频传感器中高频微带天线与最高频微带天线的中心下方存在宽度分别为1mm，2mm；1mm，3mm；2mm，1mm；3mm，1mm裂缝时，低频微带天线谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
45.图26为实施例2三频传感器中高频微带天线与最高频微带天线的中心下方存在深度分别为0.5mm，1.5mm；0.5mm，2.5mm；1.5mm，0.5mm；2.5mm，0.5mm裂缝时，低频微带天线谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
46.图27为实施例2三频传感器中低频微带天线与最高频微带天线的中心下方存在宽度分别为1mm，2mm；1mm，3mm；2mm，1mm，3mm，1mm裂缝时，高频微带天线谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
47.图28为实施例2三频传感器中低频微带天线与最高频微带天线的中心下方存在深度分别为0.5mm，1.5mm；0.5mm，2.5mm；1.5mm，0.5mm，2.5mm，0.5mm裂缝时，高频微带天线谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
48.图29为实施例2三频传感器中最高频微带天线的中心下方存在长度分别为2mm，3mm，4mm裂缝时，高频微带天线谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
49.图30为实施例2三频传感器中低频微带天线与高频微带天线的中心下方存在宽度分别为1mm，2mm；1mm，3mm；2mm，1mm，3mm，1mm裂缝时，最高频微带天线谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
50.图31为实施例2三频传感器中低频微带天线与高频微带天线的中心下方存在深度分别为0.5mm，1.5mm；0.5mm，2.5mm；1.5mm，0.5mm，2.5mm，0.5mm裂缝时，最高频微带天线谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
51.图32为实施例2三频传感器中高频微带天线的中心下方存在长度分别为2mm，3mm，4mm裂缝时，最高频微带天线谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
52.图33为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，低频微带天线的下方存
在裂缝时谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
53.图34为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，低频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
54.图35为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝宽度扩展的变化示意图；
55.图36为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝深度扩展的变化示意图；
56.图37为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝长度扩展的变化示意图；
57.图38为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，高频微带天线的中心下方分别存在不同宽度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝宽度的变化示意图；
58.图39为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，高频微带天线的中心下方分别存在不同深度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝深度的变化示意图；
59.图40为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，低频微带天线的中心下方分别存在不同宽度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度的变化示意图；
60.图41为实施例1的双频传感器工作在大尺寸金属块上时，低频微带天线的中心下方分别存在不同深度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝深度的变化示意图。
61.附图标记：1-输入端口，2-微带传输线，3-微带天线，301-第一微带天线，302-第二微带天线，303-第三微带天线，4-金属接地面，5-介质板，6-涂层，7-金属块，8-裂缝；f
1-低频微带天线工作频率，f
2-高频微带天线工作频率，f
3-最高频微带天线工作频率，w1,w2,w
3-低频微带天线，高频微带天线，最高频微带天线下方金属裂缝宽度；d1,d2,d
3-低频微带天线，高频微带天线，最高频微带天线下方金属裂缝深度；l1,l
2-高频微带天线，最高频微带天线下方金属裂缝长度。
具体实施方式
62.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
63.实施例1
64.如图1所示，本实施例提供一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，其结构包括：
65.介质板5，为印制电路的基板，用于承担整个电路；
66.输入端口1，设在介质板5的一端，用于输入能量；
67.微带天线3，设在介质板5的上表面，所述微带天线3设有多个；
68.微带传输线2，设在介质板5的上表面，并与输入端口1相连，所述微带传输线2为微带天线3耦合馈电；
69.金属接地面4，设在介质板5的下表面，为了不影响微带天线3对金属裂缝8的检测，其形状与微带传输线2一致。
70.本实施例的金属块表面的涂层采用主要成分为丙烯酸树脂的油漆涂料，所述涂层
的厚度为0.05mm，介电常数为2.7；所述介质板的材料选择为neltec nh9338，尺寸为35mm
×
130.1mm
×
1.524mm，介电常数为3.38。
71.如图3所示，是本实施例检测金属裂缝的结构示意图，其中，待测金属块7是采用钢材质的基板制成，尺寸为55mm
×
260mm
×
6mm；涂层6整体尺寸为55mm
×
260mm
×
0.05mm；微带传输线的形状或尺寸中，长度是可以自由选择的，本实施例选取的长度为90mm。
72.本实施例的微带天线3为双频工作的微带天线，由第一微带天线301和第二微带天线302构成，所述第一微带天线301(高频微带天线)和第二微带天线302(低频微带天线)的工作频率分别为3.479ghz和2.767ghz，第一微带天线301和第二微带天线302的尺寸分别为：13.6mm
×
23.2mm、13.6mm
×
29mm。
73.如图4所示，是金属块上存在裂缝的示意图，此示意图中裂缝所处的位置为第一微带天线的中心下方的金属块上。
74.在进行检测时，将介质板下表面粘贴在金属块上表面的涂层结构上，传感器外接有线检测装置，用于检测传感器的谐振频率，并根据频率数据得到裂缝的长度、宽度和深度。
75.本实施例的双频传感器已经进行了多次实施实验，现在简要说明仿真实施例的试验情况：
76.1.图5-6介绍本发明双频传感器中低频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝尺寸扩展的变化示意图。
77.其中，图5、图6分别为双频传感器中低频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝宽度、裂缝深度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线的中心下方存在裂缝时，微带天线的谐振频率会随着裂缝宽度、裂缝深度的增加而逐渐减小。低频微带天线对裂缝宽度的检测灵敏度分别为0.028ghz/mm，对裂缝深度的检测灵敏度为0.018ghz/mm。
78.2.图7-9介绍本发明双频传感器中高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝尺寸扩展的变化示意图。
79.其中，图7、图8、图9分别为双频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线的中心下方存在裂缝时，微带天线的谐振频率会随着裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度的增加而逐渐减小。高频微带天线对金属裂缝宽度、深度、长度的检测灵敏度分别为0.06ghz/mm、0.027ghz/mm、0.007ghz/mm。
80.3.图10-13介绍本发明双频传感器中所有微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝扩展的变化示意图。
81.图10为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝宽度扩展的变化，由图可知，当高频微带天线的中心下方分别存在宽度为1mm、2mm和3mm宽度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率都会随着其中心下方金属中裂缝宽度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
82.图11为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝深度扩展的变化，由图可知，当高频微带天线的中心下方分别存在深度为0.5mm、1.5mm和2.5mm深度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率都会随着
其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
83.图12为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝宽度扩展的变化，由图可知，当低频微带天线的中心下方分别存在宽度为1mm、2mm和3mm宽度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率都会随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
84.图13为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝深度扩展的变化，由图可知，当低频微带天线的中心下方分别存在深度为0.5mm、1.5mm和2.5mm深度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率都会随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
85.实施例2
86.本实施例在实施例1的基础上，扩展至三频传感器，其结构示意图如图14所示，进行金属裂缝检测的结构示意图如图15所示。
87.如图16所示，是金属块上存在裂缝的示意图，此示意图中裂缝所处的位置为第一微带天线的中心下方的金属块上。
88.所述微带天线3由第一微带天线301、第二微带天线302和第三微带天线303构成，所述第一微带天线301(高频微带天线)、第二微带天线302(低频微带天线)和第三微带天线303(最高频微带天线)的工作频率分别为3.442ghz、2.775ghz和4.402ghz。
89.本实施例的三频传感器已经进行了多次实施实验，现在简要说明仿真试验情况：
90.1.图17-24介绍本发明扩展为三频传感器后，单个微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝扩展的变化示意图。
91.其中，图17为三频传感器中低频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝宽度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线的中心下方存在裂缝时，低频微带天线的谐振频率会随着裂缝宽度的增加而逐渐减小。
92.图18为三频传感器中低频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝深度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线的中心下方存在裂缝时，低频微带天线的谐振频率会随着裂缝深度的增加而逐渐减小。
93.图19为三频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线的中心下方存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率会随着裂缝宽度的增加而逐渐减小。
94.图20为三频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝深度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线的中心下方存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率会随着裂缝深度的增加而逐渐减小。
95.图21为三频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝长度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线的中心下方存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率会随着裂缝长度的增加而逐渐减小。
96.图22为双频传感器中最高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度扩展的变化。由图可知，当最高频微带天线的中心下方存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率会随着裂缝宽度的增加而逐渐减小。
97.图23为双频传感器中最高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，最高频微带天
线的谐振频率随裂缝深度扩展的变化。由图可知，当最高频微带天线的中心下方存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率会随着裂缝深度的增加而逐渐减小。
98.图24为双频传感器中最高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随裂缝长度扩展的变化。由图可知，当最高频微带天线的中心下方存在裂缝时，最高频微带天线的谐振频率会随着裂缝长度的增加而逐渐减小。
99.2.图25-32介绍本发明扩展为三频传感器后，所有微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝扩展的变化示意图。
100.其中图25为三频传感器中，低频微带天线、高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝宽度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线与最高频微带天线的中心下方分别存在宽度为1mm，2mm；1mm，3mm；2mm，1mm；3mm，1mm的裂缝时，低频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝宽度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
101.图26为三频传感器中，低频微带天线、高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝深度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线与最高频微带天线的中心下方分别存在深度为0.5mm，1.5mm；0.5mm，2.5mm；1.5mm，0.5mm；2.5mm，0.5mm的裂缝时，低频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
102.图27为三频传感器中，低频微带天线、高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝宽度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线与最高频微带天线的中心下方分别存在宽度为1mm，2mm；1mm，3mm；2mm，1mm；3mm，1mm的裂缝时，高频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝宽度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
103.图28为三频传感器中，低频微带天线、高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝深度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线与最高频微带天线的中心下方分别存在深度为0.5mm，1.5mm；0.5mm，2.5mm；1.5mm，0.5mm；2.5mm，0.5mm的裂缝时，高频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
104.图29为三频传感器中，高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝长度扩展的变化。由图可知，当最高频微带天线与最高频微带天线的中心下方分别存在长度为2mm，3mm，4mm的裂缝时，高频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝长度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
105.图30为三频传感器中，低频微带天线、高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝宽度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线与高频微带天线的中心下方分别存在宽度为1mm，2mm；1mm，3mm；2mm，1mm；3mm，1mm的裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝宽度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
106.图31为三频传感器中，低频微带天线、高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝深度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线与高频微带天线的中心下方分别存在深度为0.5mm，1.5mm；0.5mm，2.5mm；1.5mm，0.5mm；
2.5mm，0.5mm的裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
107.图32为三频传感器中，高频微带天线与最高频微带天线的中心下方的金属同时存在裂缝时，谐振频率随裂缝长度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线与最高频微带天线的中心下方分别存在长度为2mm，3mm，4mm的裂缝时，最高频微带天线的谐振频率随着其中心下方金属中裂缝长度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
108.实施例3
109.本实施例在实施例1的基础上，将金属块尺寸增大至600mm
×
600mm
×
6mm，使用实施例1的双频传感器进行检测。
110.1.图33-34介绍本发明双频传感器中低频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝尺寸扩展的变化示意图。
111.其中，图33、图34分别为双频传感器中低频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，低频微带天线的谐振频率随裂缝宽度、裂缝深度扩展的变化。由图可知，当低频微带天线的中心下方存在裂缝时，微带天线的谐振频率会随着裂缝宽度、裂缝深度的增加而逐渐减小。
112.2.图35-37介绍本发明双频传感器中高频微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝尺寸扩展的变化示意图。
113.其中，图35、图36、图37分别为双频传感器中高频微带天线中心下方的金属存在裂缝时，高频微带天线的谐振频率随裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度扩展的变化。由图可知，当高频微带天线的中心下方存在裂缝时，微带天线的谐振频率会随着裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度的增加而逐渐减小。
114.3.图38-41介绍本发明双频传感器中所有微带天线的下方存在裂缝时谐振频率随裂缝扩展的变化示意图。
115.图38为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝宽度扩展的变化，由图可知，当高频微带天线的中心下方分别存在宽度为1mm、2mm宽度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率都会随着其中心下方金属中裂缝宽度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
116.图39为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝深度扩展的变化，由图可知，当高频微带天线的中心下方分别存在深度为0.5mm、1.5mm深度的裂缝时，低频微带天线的谐振频率都会随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
117.图40为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝宽度扩展的变化，由图可知，当低频微带天线的中心下方分别存在宽度为1mm、2mm宽度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率都会随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
118.图41为双频传感器中低频微带天线与高频微带天线中心下方的金属同时存在尺寸不相同的裂缝时，谐振频率随裂缝深度扩展的变化，由图可知，当低频微带天线的中心下方分别存在深度为0.5mm、1.5mm深度的裂缝时，高频微带天线的谐振频率都会随着其中心下方金属中裂缝深度的增加而逐渐减小，且具有较好的鲁棒性。
119.由图可知，当双频传感器下方的金属块尺寸为600mm
×
600mm
×
6mm时，此时的双频
传感器仍然可以进行金属裂缝的检测，故本发明的传感器拥有在大尺寸金属块上检测裂缝的能力。

技术特征：

1.一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，包括介质板(5)，其特征在于，还包括：输入端口(1)，设在介质板(5)的一端；微带天线(3)，设在介质板(5)的上表面，所述微带天线(3)设有多个，多个微带天线(3)具有不同的工作频率；微带传输线(2)，设在介质板(5)的上表面，并与输入端口(1)相连，所述微带传输线(2)对微带天线(3)进行耦合馈电；金属接地面(4)，设在介质板(5)的下表面。2.根据权利要求1所述的一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，其特征在于，所述的金属裂缝检测传感器采用非接触式的检测方式进行金属裂缝检测。3.根据权利要求1所述的一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，其特征在于，所述微带天线(3)为双频工作的微带天线，由第一微带天线(301)和第二微带天线(302)构成，所述第一微带天线(301)和第二微带天线(302)的工作频率不同。4.根据权利要求1所述的一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，其特征在于，所述微带天线(3)为多频工作的微带天线，包括第一微带天线(301)、第二微带天线(302)和第三微带天线(303)，所述第一微带天线(301)、第二微带天线(302)和第三微带天线(303)的工作频率不同。5.根据权利要求1所述的一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，其特征在于，所述的金属裂缝检测传感器工作于多个频段，能够对金属物体上的多处裂缝同时进行检测。

技术总结

本发明公开了一种基于微带天线的金属裂缝检测传感器，涉及传感器技术领域，包括介质板、输入端口、微带天线、微带传输线和金属接地面，所述输入端口设在介质板的一端，所述微带天线设在介质板的上表面，所述微带传输线设在介质板的上表面，并与输入端口相连，所述微带传输线对微带天线进行耦合馈电，所述金属接地面设在介质板的下表面；本发明的金属裂缝检测传感器能够在较大范围的金属表面上进行裂缝检测，实现对于裂缝长度、宽度以及深度的检测，并具有较好的可扩展性，检测效率高，灵敏度高。灵敏度高。灵敏度高。