本发明涉及位移传感，更具体地，涉及一种无线无源rfid位移传感器、传感系统及传感方法。
背景技术：
1、桥梁、管道、塔架等各种基础设施在外部环境或自身老化的作用下易产生形变弯曲或位移，导致性能退化从而造成安全隐患，因此在许多工程中需要实时监测结构产生的位移和形变，进而评估结构的健康状况。光纤、超声波、电容电感式等位移传感器都需要不间断电源才能完成位移监测传感并需要数据线将监测数据返回系统，对电源的依赖导致这类传感器成本较高。基于计算机视觉技术的位移传感器虽然可以实现非接触远距离测量，但是该测量方法是基于和原始图像进行对比，不仅需要持续地为成像提供电源，且照明和天气条件变化都会影响相机捕获图像的质量，导致测试的灵敏度和精度降低，且相机设备昂贵。微波位移传感器有较高的分辨率和灵敏度，但是其传感原理是基于测量s参数的相位变化或者幅值大小变化，环境因素的干扰对幅值有很大的影响，相位测量则需要精密的一起作为辅助，且该传感方式需要通过端口测量(有线)方式实现。
2、电磁诱导透明(eit)效应是指在三能级原子介质的吸收带内形成透明窗口的一种破坏性量子干涉效应，许多微波谐振耦合结构可以配置成类eit效应，用于制造高性能传感器。例如公开号为cn209526205u的中国专利，利用开环谐振器和u型对称谐振器形成的明暗双谐振子耦合系统的超材料能量吸收特性，产生类电磁诱导透明效应，设计了一种通信与传感分离的射频传感器和金属裂纹检测系统。该专利是在两个陶瓷介质基板上分别印刷了开环谐振器和u型对称谐振器，两个谐振器结构并不相互耦合。
3、基于rfid的传感技术是各种无线无源传感中常用的技术。由于无源rfid传感标签不需要电池且成本非常低，因此具有很长的寿命且可以忽略维护。许多研究者也已经进行了关于rfid位移检测技术的研究，但都存在些许不足之处。如公开号为cn209764001u的中国专利：采用圆形贴片天线的无源无线rfid位移传感器，是将rfid天线放在变深度斜槽的铝板上方，在斜槽上方移动天线的同时，基板下部的斜槽深度也发生变化，从而实现位移传感，但是该装置的rfid天线只有位于凹槽中心线上时，才能检测凹槽深度位移变化，限制了使用条件。例如2023年8月15发表在ieee sensors journal上的《awide-rangetransmission line-based linear displacement sensor》文章所示，利用一个固定的短路传输线和一个可移动的谐振探头之间的磁场耦合来实现位移传感，该位移传感器可以实现较大的动态传感范围，但是需要激励源提供射频能量，增加了测试装置的复杂程度。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种无线无源rfid位移传感器、传感系统及传感方法。
2、本发明第一方面提供了一种无线无源rfid位移传感器，包括第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板重叠放置，所述第一基板为硬性基板，第一基板上设有rfid标签和微带传输线；所述第二基板为柔性基板，第二基板上设有u型对称谐振器，所述u型对称谐振器与所述微带传输线相互耦合，第二基板紧贴在待测结构设施表面。
3、进一步地，所述rfid标签为uhf rfid标签。
4、进一步地，所述rfid标签包括rfid标签天线和rfid标签芯片。
5、进一步地，所述第一基板材质为fr4，相对介电常数为4.2-4.7，厚度为1.4-1.8mm。
6、进一步地，所述第二基板的材质为f4b，相对介电常数为2.5-3.0，厚度为0.2-0.3mm。
7、进一步地，所述u型对称谐振器包括两条底部相向设置的u型微带线，每条微带线包括三段，两个垂直段的长度相等、宽度相等。
8、本发明第二方面提供了一种无线无源rfid位移传感系统，包括所述的无线无源rfid位移传感器，还包括上位机、rfid阅读器和阅读器天线，所述上位机与rfid阅读器通讯连接，所述rfid阅读器与阅读器天线电连接。
9、进一步地，所述rfid阅读器为uhf rfid阅读器。
10、本发明第三方面提供了一种无线无源rfid位移传感系统的传感方法，包括以下步骤：
11、s1：将位移传感器的第二基板紧贴在待测结构设施表面，此时待测结构设施为初始状态；
12、s2：上位机控制rfid阅读器工作，使阅读器天线发送一定功率电磁波，并激励位移传感器中的微带传输线工作，u型对称谐振器通过耦合微带传输线的能量工作并产生eit效应；
13、s3：上位机控制rfid阅读器识别位移传感装器中的rfid标签，并根据rfid标签启动功率的最高点得出rfid标签天线的谐振频率，对应为待测结构设施的初始状态对应的谐振频率；
14、s4：当待测结构设施发生形变，由于第二基板为柔性基板，第二基板随之形变，与第一基板产生一定的位移，重复步骤s3，测出形变后的rfid标签天线的谐振频率；
15、s5：在上位机得出不同位移下，rfid标签天线启动功率最大值所对应的谐振频率，用谐振频率的偏移表示被监测物体的位移。
16、本发明第四方面提供了一种无线无源rfid位移传感系统的传感方法，用矢量网络分析仪替换所述的上位机和rfid阅读器，所述传感方法包括以下步骤：
17、t1：将位移传感器的第二基板紧贴在待测结构设施表面，此时待测结构设施为初始状态；
18、t2：矢量网络分析仪端口与阅读器天线端口相连，使阅读器天线发送一定功率电磁波，并激励位移传感器中的微带传输线工作，u型对称谐振器通过耦合微带传输线的能量工作并产生eit效应；
19、t3：通过矢量网络分析仪分析初始状态下，位移传感器所反射的rcs曲线，曲线由于eit效应产生陷波点，该点对应谐振频率为待测结构设施的位移初始状态对应的谐振频率；
20、t4：当待测结构设施发生形变，由于第二基板为柔性基板，第二基板随之形变，与第一基板产生一定的位移，重复步骤t3，得出形变后的rfid标签天线的谐振频率；
21、t5：在矢量网络分析仪分析下，不同位移下eit对应谐振频点不同，用谐振频率的偏移表示被监测物体的位移。
22、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明提供一种无线无源rfid位移传感器、传感系统及传感方法，位移传感器包括第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板重叠放置，所述第一基板为硬性基板，第一基板上设有rfid标签和微带传输线；所述第二基板为柔性基板，第二基板上设有u型对称谐振器，所述u型对称谐振器与所述微带传输线相互耦合，第二基板紧贴在待测结构设施表面。本发明位移传感器的第二基板为柔性基板，并且紧贴在待测结构设施表面，因此与待测结构设施同时发生形变，该形变会引起u型对称谐振器与微带传输线耦合距离的变化。本发明位移传感器工作时，需要用到rfid阅读器，阅读器天线发送一定功率电磁波，并激励位移传感器中的微带传输线工作，u型对称谐振器通过耦合微带传输线的能量工作并产生eit效应，微带传输线将测量信息反向散射回阅读器天线接收，实现了真正的无线无源传感。并发明位移传感器基于类eit效应，能够实现微小位移或形变的高灵敏度检测，同时由于检测传感部分可与被待测结构设施表面贴合共形的特性，减少了检测误差。并且该移传感装置具有结构简单、低成本特性，能在实际情况下实现对桥梁、管道、塔架等待测结构设施的位移和形变进行部署监测。
1.一种无线无源rfid位移传感器，其特征在于，包括第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板重叠放置，所述第一基板为硬性基板，第一基板上设有rfid标签和微带传输线；所述第二基板为柔性基板，第二基板上设有u型对称谐振器，所述u型对称谐振器与所述微带传输线相互耦合，第二基板紧贴在待测结构设施表面。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度的无线无源rfid位移传感器，其特征在于，所述rfid标签为uhf rfid标签。
3.根据权利要求1所述的高灵敏度的无线无源rfid位移传感器，其特征在于，所述rfid标签包括rfid标签天线和rfid标签芯片。
4.根据权利要求1所述的高灵敏度的无线无源rfid位移传感器，其特征在于，所述第一基板材质为fr4，相对介电常数为4.2-4.7，厚度为1.4-1.8mm。
5.根据权利要求1所述的高灵敏度的无线无源rfid位移传感器，其特征在于，所述第二基板的材质为f4b，相对介电常数为2.5-3.0，厚度为0.2-0.3mm。
6.根据权利要求1所述的高灵敏度的无线无源rfid位移传感器，其特征在于，所述u型对称谐振器包括两条底部相向设置的u型微带线，每条微带线包括三段，两个垂直段的长度相等、宽度相等。
7.一种无线无源rfid位移传感系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的无线无源rfid位移传感器，还包括上位机、rfid阅读器和阅读器天线，所述上位机与rfid阅读器通讯连接，所述rfid阅读器与阅读器天线电连接。
8.根据权利要求7所述的无线无源rfid位移传感系统，其特征在于，所述rfid阅读器为uhf rfid阅读器。
9.一种权利要求7所述无线无源rfid位移传感系统的传感方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的无线无源rfid位移传感系统的传感方法，其特征在于，用矢量网络分析仪替换所述的上位机和rfid阅读器，所述传感方法包括以下步骤：
