面向连续应变传感应用的形变传输线建模
应用物理
2020-01-01 v1
摘要
传输线是各类信号与功率分配系统中的关键组件。除作为连接元件的主要用途外，传输线也可用作连续传感器，以测量和检测机械应变与形变等外部影响。其测量原理基于形变引起的特性阻抗变化。注入测试信号在由此产生的阻抗失配处的反射可用于推断所施加的形变。为确定形变对特性阻抗的影响，我们开发了一个数值框架，可在宽频范围内求解任意所需传输线几何结构下的 Maxwell 方程。该框架利用非均匀网格上的交错有限差分 Yee 方法，高效求解由频域 Maxwell 方程导出的一组解耦偏微分方程。为测试框架，我们将仿真结果与解析预测及相应实验数据进行比较。结果表明，所提数值框架能够捕捉实验观测到的形变效应，因此可用于基于传输线的形变与应变传感应用。此外，该框架还可用于模拟和研究导体、绝缘体与屏蔽材料的复杂排布的电磁特性。
引用
@article{arxiv.1912.13319,
title = {Modeling Deformed Transmission Lines for Continuous Strain Sensing Applications},
author = {Stefan H. Strub and Lucas Böttcher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.13319},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 10 figures, 1 table