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審查現有和提議的傳感器設計
開發的應變傳感器基于各種超材料相關出版物中使用的電LC（ELC）諧振器，該諧振器被認為是一種基座諧振器，通過它可以實作應變傳感。
因為它具有小尺寸，并且具有較大的中心電容，其他工作已在成功的傳感器設計中使用了該電容。
從現有的無晶片RFID應變傳感器設計文獻可以看出，所開發的諧振器利用各種不同的變形機制來改變其諧振響應。
這些包括彈性變形，彎曲以及某種程度上的剛體運動，當基闆在導電區域之間膨脹以導緻電容變化或電容/電感耦合變化時，就會發生後者。
對該領域目前文獻的另一個觀察是，使用彈性變形或彎曲作為主要傳感方法，極大地強調了沉積導體的機械性能。
Min等人在中建立了一個成功的設計，其中利用了基于AgNP/MWCNT的沉積，支援超過20%的應變水準。
其他工作如Teng等人中的工作，在很大程度上依賴于MLA天線的彎曲，并支援高達50%的應變水準。
後一項工作利用液态金屬加林斯坦來支援這些應變水準，其他設計側重于檢測低于10000με（1%）的應變水準，例如引用的應變水準。
值得注意的作品包括Thai等人在中利用懸臂機構開發高靈敏度應變傳感器設計的作品。
盡管這些工程實作了非常令人印象深刻的應變靈敏度，但它們需要制造懸挂式懸臂，這給使用直接寫入技術實作這些設計帶來了極大的制造複雜性。
Chuang·Thomson和Bridges在和其他作品中的工作已經開發出可以用RF頻率詢問的應變敏感諧振腔設計。
然而這項工作中提出的設計和分析側重于平面設計，以便可以使用噴墨或氣溶膠沉積等技術輕松原位沉積。
對于本次讨論來說，重要的是，上述許多傳感器設計使用不同的諧振器類型和不同的基闆材料，并在不同的頻率下工作。
一些工作試圖使用諸如應變系數、最大範圍和許多其他名額等名額來比較這些不同的應變片設計，以比較各種無晶片RFID應變片設計。
然而，這樣的比較似乎并不能揭示最佳的無晶片RFID應變傳感器設計。
本文之是以提出這一觀點，是因為似乎無法比較在各種不同應變範圍内工作的應變傳感器，因為不一定每個諧振器設計（SRR、ELC、MLA）都能夠實作任意的應變靈敏度和範圍。
一般來說，基闆材料的選擇及其高度似乎将決定應變傳感器的總體性能，而導體和基闆的相對機械性能将決定諧振器内的主要變形機制，對現有RFID傳感器文獻的一個觀察結果是。
與其他傳感器相比，表現出多種變形機制的傳感器似乎表現出更令人印象深刻的性能，并且可能更容易支援刺激範圍的巨大變化，這些變化可以通過改變基闆材料來定制。
這一觀察是基于這樣一個事實，即大應變水準（>20%）需要高度定制的基闆才能将該應變轉換為适合純粹通過彈性變形運作的應變諧振器的水準（<0，5%）。
專用基闆材料的使用
本節的下一點是強調使用位于MUT和諧振器之間的專用基闆材料的優勢。
在很大程度上，許多介電應變傳感應用可以避免這種添加的需要，但包括施加諧振器的已知介電材料具有優勢，檢測金屬或一般導電材料的應變将需要在MUT和諧振器之間使用中間材料。
在RCS響應中具有一緻的諧振響應位置将是有利的，使用專用基闆将有助于實作，因為介電MUT可能具有顯著不同的介電常數。
某些介電材料具有顯著的損耗角正切，使用中間電媒體有助于減輕其對傳感器諧振響應的不利影響。
傳感器的應變性能（靈敏度和範圍）可以通過使用特定的基闆材料和高度來調整。
MUT的表面粗糙度和曲率水準很高，可能會導緻難以成功/準确地将諧振器沉積到位，基闆材料可以幫助為導體沉積提供光滑、平坦的表面。
這種材料可能會對應變傳感器的功能産生負面影響，這種情況如何發生的例子包括底物膨脹的影響，如果這種材料的膨脹系數與MUT的膨脹系數不同。
這将成為一個特别感興趣的問題，這種情況很可能會發生，某些材料可能很容易吸收MUT在其底面内引起的應變。
并且不能成功地将這種變形傳遞給其頂表面上的諧振器，當MUT處于低應變水準時，這很可能隻是柔性基材（如軟橡膠）的問題。
雖然基闆高度可以改變，但容易沉積的薄膜的厚度分辨率會受到限制。
基闆材料的選擇可能不在傳感器設計人員的自由選擇範圍内，因為傳感器的使用環境可能決定使用不利的材料。
總體而言，需要專用基闆來檢測金屬，并且由于金屬的證明應變約為0.2%，是以該基闆很可能需要足夠剛度才能将這些應變傳遞到諧振器上。
同樣，其他應用将需要更大的應變範圍，并且需要更靈活的基闆。
是以，支援所有這些可能情況的最佳方法是開發可在所有這些條件下運作的傳感器設計。
傳感器模組化
基于Ansys園區的FEM軟體用于執行這項工作中的相關傳感器仿真，AnsysHFSS用于模拟該器件的電磁行為。
AnsysMechanical用于執行相關的穩态結構和熱/濕度分析，以前的仿真環境包括電磁仿真的所有相關材料屬性，機械模組化所需的其他參數取自相關已發表的文獻。
HFSS環境利用内置的網格劃分系統，該系統以疊代方式提高網格分辨率，使特定（網格劃分）頻率下的結果在連續網格疊代之間的一定偏差内收斂。
在距離傳感器10cm處使用平面波激勵，并使用雙基地RCS結果來探索零位置的方向依賴性，為了模拟金屬上層的影響，使用了完美電導體（PEC）邊界條件。
這種傳感器設計旨在支援不同的基闆類型，以便可以定制傳感器的靈敏度和範圍。
為此，AnsysMechanicalFEA模組化用于評估不同類型的加載過程中不同變形機制（膨脹、彎曲、剛體運動）發生的程度。
實體測試結果清楚地證明了該諧振器在與軟基闆材料一起使用時的應變傳感能力。
由于聚酰亞胺比橡膠硬得多，是以傳感器運作中剛體運動的程度無疑會降低，是以，評估每種變形機制對傳感器運作的貢獻非常重要。
較硬的基材可能會受益于額外的新型基闆修改，例如槽等，以便可以更具體地定制裝置靈敏度。
聚酰亞胺在航空航天環境中的性能已經得到了很好的表征，它們的交叉敏感性已經在文獻中得到了廣泛的探讨。
電磁仿真結果
概述的傳感器設計用聚酰亞胺基材可以看到，該響應包括該設計在有和沒有金屬上層的情況下的響應。
這些模拟和實體測試表明，該諧振器似乎在金屬超上表現出單獨的共振模式，這種模式被認為是由諧振器側面之間發生的基于單極子的耦合諧振引起的。
這裡提到的結果顯示了兩個共振位置，一個來自有限尺寸的金屬超層，另一個是由于傳感器的存在而發生的。
盡管在仿真和測試中都收集到了有希望的應變敏感結果，但“金屬上”共振響應似乎表現出一些與基底損耗正切相關的強依賴性，以及與上層尺寸相關的其他依賴性。
需要進一步研究該裝置的“金屬”性能，類似于中發現的性能，但初步結果表明它可以作為這些材料的可行傳感器運作。
總體結論
這項工作着手開發一種新型無晶片RFID應變傳感器，并已成功實作，在這項工作中開發的應變傳感器表現出令人印象深刻的應變系數，超過了機關，并且有足夠的證據表明它應該在各種不同的導體-基闆材料組合下成功運作。
更一般地說，本文試圖拆除目前用于開發無晶片RFID應變傳感器的政策，該政策在很大程度上導緻了基闆材料的比較。
對濕度和熱誘導膨脹的探索表明，這些影響足以阻礙分辨率為10με的應變傳感，此外，鑒于腫脹是本分析中唯一考慮的影響。
交叉敏感性的一般問題似乎不可避免地是一個比這個小工作機構中描述的更大的問題。
未來工作
這項工作提出了一種改進的ELC諧振器，主要是因為它适用于支援大變形和高靈敏度，存在其他具有其他優點的設計，例如極化不敏感和/或對傳導超值的強操作。
推進單一設計的主要原因是，它将允許随後集中探索圍繞應變傳感的其他挑戰，例如各種交叉靈敏度、方向限制和完整的原位制造，這項整體工作的未來目标如下：
（1）概念驗證應變感應低于 0.2%，在剛性基闆上采用增強型諧振器設計，該傳感器應利用這項工作在很大程度上避免的其他變形機制。
（2）傳感器制造使用成熟的原位制造方法，該方法将支援一緻的電氣、熱和機械傳感器特性，然後，應在濕度和溫度等不同環境條件下進行可靠的實體測試，
（3）全面表征該傳感器在低于0.2%應變的介電和導電超速下的性能。
（4）探索設計方法，以減輕/補償該電流傳感器設計可能的橫向應變靈敏度。