[发明专利]利用极化—相位—形变关系实现超表面双轴应变传感的方法

权利要求书

1.一种基于极化—相位—形变关系的超表面应变传感结构，其特征在于：其为二维超表面结构，由周期性排布的交叉灯笼型超表面单元结构组成，超表面单元为亚波长尺寸；所述二维超表面为双层微带形式，交叉灯笼型周期结构印刷于介质板上层金属层，用于反射入射波，在介质层另一金属层上印刷金属背板。

2.根据权利要求1所述的基于极化—相位—形变关系的超表面应变传感结构，其特征在于：所述双层微带结构具有柔性或可拉伸性质，以使超表面结构易于获得应力形变。

3.根据权利要求1所述的基于极化—相位—形变关系的超表面应变传感结构，其特征在于：所述交叉灯笼型超表面单元结构由两个正交的灯笼型结构组成，两正交结构的中心重合，同向灯笼结构之间存在缝隙。

4.根据权利要求1、3所述的基于极化—相位—形变关系的超表面应变传感结构，其特征在于：所述灯笼型结构呈灯笼型，其为双向镜像对称结构，两端单条微带线经过两个梯形结构与中间四条微带线相连，所述四条微带线及它们之间的间隙完全相同。

5.根据权利要求1、3、4所述的基于极化—相位—形变关系的超表面应变传感结构，其特征在于：所述两端单条微带线在所述灯笼结构之间的缝隙处形成等效电容，且由于为单条微带结构，以减小该等效电容；所述中间四条微带线形成引线电感，四条微带线呈并联结构，以减小该引线电感。

6.一种利用极化—相位—形变关系实现超表面双轴应变传感的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)超表面放置于XoY平面上，超表面单元两正交方向沿x和y方向；

(2)超表面受力可为双轴方向，即方向沿着x或者y方向；

(3)入射电磁波沿+z方向入射，极化状态为与x/y成45°的斜极化状态；

(4)入射电磁波经过超表面反射，反射波沿-z方向；

(5)接收由超表面反射的电磁波，包括原极化分量、交叉极化分量，左、右旋圆极化分量，测量各分量的接收幅度。

(6)利用极化—相位—形变关系式，根据所测量得出的各极化分量情况推算形变方向及幅度。

7.根据权利要求6所述的利用极化—相位—形变关系实现超表面双轴应变传感的方法，其特征在于：所述入射电磁波可分解为沿x和y方向的电磁波分量，两分量极化正交，幅度和相位相同。

8.根据权利要求6所述的利用极化—相位—形变关系实现超表面双轴应变传感的方法，其特征在于：所述超表面反射的电磁波，在非形变状态下，x和y方向的反射分量同幅同相，反射波仅存在原极化分量；在受力形变情况下，x和y方向的反射分量的幅度差异较小，相位差异明显，使得反射波出现多种极化形式分量。

9.根据权利要求6所述的利用极化—相位—形变关系实现超表面双轴应变传感的方法，其特征在于：所述极化—相位—形变关系式反推形变，其包括如下步骤：

(1)计算各形变情况下，x和y方向反射电磁波分量的幅度/相位变化；

(2)利用幅度相位变化计算各形变状态下，反射电磁波中原极化、交叉极化，左、右旋圆极化分量的反射幅度；

(3)采用该超表面，测试实际应用的中各极化分量的幅度，并与计算得到的值进行对比，进而推断超表面的受力情况。