CN101849161A - 感测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种感测系统，其包括具有基质结构的材料，多个感测元件内嵌在所述基质结构中，所述感测元件具有响应于所述材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性。所述感测系统进一步包括包含天线的接收器，所述接收器经布置以接收源RF信号和返回的RF信号，所述返回的RF信号是从所述材料接收到的。所述感测元件的所述电子分布和/或输送特性中的改变致使所述源RF信号改变，使得可根据所述返回的RF信号确定所述材料的特性中的改变。本发明还提供一种感测材料的特性中的改变的对应方法。

Description

感测系统和方法
技术领域
本发明涉及感测系统和方法。
背景技术
结构健康监视(SHM)是在例如民用、结构和航空航天工程技术等工业中吸引越来越多的关注的技术领域。SHM的目标在于使用传感器收集关于关键结构元件的数据，以便提供在结构中检测到的反常的指示器，进而监视其可靠性和安全性。当前的SHM系统需要在所关注的任何结构的重要点处安装一个或一个以上传感器，传感器的类型取决于待感测的所关注的特定参数。这可使此类系统安装起来昂贵且耗时，同时传感器的实时、连续监视实际上是不切实际的。
已知系统的一个缺点在于用于现代飞行器中的复合材料使当前的SHM技术显得过时，从而在此产业中产生当前技术不能满足的需求。
越来越多地使用复合材料的其它产业是：油气产业，其中监视例如密封件和垫圈等组件的疲劳度是关键的；例如隧道和管道网等地下结构；以及军事飞行器和潜艇技术，其中可靠性和安全性是极为重要的。
这些优点与医疗部门相关，其中需要监视植入的组件、心瓣膜和髋关节的可靠性和安全性；对于环境感测，其中可用低成本的稳健材料跟踪水或空气中的污染；对于高级制造，其中可在生产过程期间跟踪材料(尤其是复合材料)以提高塑料零件的质量；以及对于不利或不可接近位置中的应用，例如太空或使用例如涡轮等旋转组件的位置。
上文所描述的技术领域需要可靠的且准确的无线感测，以便选择性地或连续地监视不可直接接近以进行严格检查的结构。
本发明寻求克服上文概述的问题。
发明内容
根据本发明，提供一种感测系统，其包括：
具有基质结构的材料，多个感测元件内嵌在所述基质结构中，所述感测元件具有响应于所述材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性；以及
包含天线的接收器，所述接收器经布置以接收源RF信号和返回的RF信号，所述返回的RF信号是从所述材料接收到的；
其中所述感测元件的所述电子分布和/或输送特性中的改变致使所述源RF信号改变，使得可根据所述返回的RF信号确定所述材料的特性中的改变。
本发明还提供一种感测材料的特性中的改变的方法，所述材料具有基质结构，多个感测元件内嵌在所述基质结构中，所述感测元件具有响应于所述材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性，所述方法包括以下步骤：
用源RF信号询问所述材料；
从所述材料接收返回的RF信号；以及
根据由所述感测元件的所述电子分布和/或输送特性中的改变引起的所述返回的RF信号中的改变来确定所述材料的特性中的改变。现在将参考附图详细描述本发明，附图中：
附图说明
图1是根据本发明的系统的一实例的示意图；
图2是根据本发明的系统的另一实例的示意图；
图3a到3c展示在采用根据本发明的系统时获得的输出的实例；
图4a到4c展示在采用根据本发明的系统时获得的输出的其它实例；
图5展示空气中的与粘稠溶液接触的石英芯片的谐振的图表；
图6展示代表碳纳米管(CNT)聚合物复合物的微波谐振的图表；
图7展示9Ghz下多壁纳米管复合物对不具有纳米管的样本的微波谐振的图表；
图8展示代表递减的压力(从左到右)的GHz谐振的图表；
图9展示响应于接触压力和气体/静水压力的O形环本征传感器几何形状；
图10展示复合导管本征传感器几何形状，其中声学上谐振的颗粒通过壁而并入，但仅内表面上的颗粒处于振荡的有利条件且具有与溶液粘度相关的衰减；
图11展示复合飞行器翼，其在表面处并入本征感测粘合剂，从而使表层与支撑框架相配，从而提供对不结合和结合点处的张力的反馈，在所述结合点处结构力常处于其最高值；
图12展示用于监视热瓦片的完整性的本发明；以及
图13展示基于环境测量方法的本征感测系统的示意图。
具体实施方式
参看图1，展示具有天线2的无线收发器1的示意图。材料3(例如，聚合物材料)的一部分具有基质结构，多个感测元件4内嵌在所述基质结构中，使得所述感测元件4分散在所述基质材料3内并被基质材料3围绕。感测元件4具有响应于所述材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性。此行为导致从收发器1经由天线2发射的用以询问基质材料3的射频(radio frequency，RF)信号(例如，微波信号)中的改变，使得可根据所接收的信号确定材料中的改变。以此方式，感测元件4允许对材料的特性中的改变进行非侵入性、本征的感测。
无线电收发器1经建构以产生经调制的射频信号，所述射频信号经脉冲、频率、相位或数字调制以减少背景噪声，且实时检测来自由基质材料3形成的结构的返回的信号。通常经由散射、反射或发射设立而收集返回的无线电信号。收发器1经设计以跟踪电磁波谱的GHz区中的联系到感测元件的环境的重要谱特征。净结果是返回的GHz谱中的改变以及关于体材料3的物理和化学特性的信息的远程收集。
天线2经布置以辐射射频信号，且以较高的信号/噪声比实时收集反射的信号。在使用中，天线2将RF信号施加到目标位点，所述目标位点可在材料3的较宽或较窄区上散布。这在例如飞行器的结构组件中尤其有利，其中感测可集中于例如密封件或接合点等特定的小区域，或例如整个翼等大结构。所述天线可经布置以如基于雷达的系统般起作用，从而产生根据波长的GHz辐射的窄波束。此行为优选用抛物线或相控阵列天线结构来实现。图2展示感测系统的另一实例，其中天线是定向天线5。
测量体材料的另一方式是基于差分无线电测量的使用。本发明的此实施例将需要信号源和接收器的总数大于二。此实施例的优点在于可分辨例如薄片或面板等相对大的样本内的特定位置。所述信息允许形成体材料特性的图像，使得可通过组合所接收的信号而获得来自特定位置的重要物理/化学信息。
在优选实施例中，其中支撑感测元件4的材料是聚合物基质，例如弹性体或环氧树脂基质，且因此感测元件4的添加导致复合聚合物基质材料3的形成。此材料3理想上是绝缘的，以便允许其支持GHz范围中的电磁信号的有效发射。内嵌的元件4用于感测目的，且可在需要时添加其它元件以形成额外的感测功能。
根据现有技术的系统和方法，引导于材料处的无线电信号不能提取关于材料的机械、电和化学状态的信息。然而，添加电子分布和/或输送特性由其局部环境改变的感测元件可使此监视功能成为可能。感测元件4经布置以改变材料3的例如电介质特性或磁特性的特性。
感测元件4包括展现导致谐波产生和倍频的高质量谐振行为或非线性特性的任何颗粒。可用于此目的的颗粒包含单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、金纳米环、磁性颗粒以及许多其它微粒。导致不正常的无线电特性的根本机制可源自声学、电介质、压电、电致伸缩、磁致伸缩、导电或半导电。因此，材料的例如电介质特性或磁特性等的特性改变，其又以特定方式改变返回的无线电波。颗粒的类型经选择以使得其响应于例如张力、温度、水合或pH等特定环境的改变。为了增加在更具挑战性的环境中的信号电平，还可将感测颗粒吸附到增加电磁谐振的低损耗电介质材料的第二颗粒。
感测元件4可包括其谐振Q因子由材料3的电和/或机械特性中的改变而改变的颗粒。举例来说，材料3中的机械改变可导致电阻中的增加，其增加电介质损耗并降低材料3的Q因子。
为了得到这些特性并有用地对其进行部署，需要将无线电波链接到颗粒的机制。为实现此机制，采用两个机制中的一者或采用两个机制，其导致复合基质材料3与收发器和天线装置1、2之间的无线电能量的交换。
第一耦合机制使用一致尺寸(由颗粒的大小界定)内的磁性或电性偶极的存在，以及颗粒在聚合物上的均匀散布。基质颗粒经由(例如)磁致伸缩、反压电性、磁直接产生或经由可能在两根电线之间出现的传统的电子耦合而连接到感测颗粒。仅耦合不足以建立起作用的传感器材料；然而，感测复合材料相对于其它电介质复合材料的行为中的一个差异在于，在从此材料反射的无线电信号中呈现高质量谐振。因此，在将基质材料用作传感器的过程中，材料的例如电和/或机械特性等特性在目标位置中均匀地改变颗粒的谐振频率，因此内嵌的颗粒使频率改变一类似的增量，因此净信号是一致的。
用以监视此第一机制的一种方式是通过无源谐振感测方法，如图3a和3b中所示。基质材料3(其例如为聚合物)的谐振频率被作为时间的函数来跟踪。图3a展示允许跟踪返回的RF信号频率的典型的系统结果。在此方法中，返回的信号的频谱中的改变指示材料的谐振频率中的改变。
优选的是，感测系统进一步包括经布置以确定材料的机械、电和化学状态中的至少一者的电路。因此需要确定由复合材料形成的结构中的任何反常或故障的位置和程度的准确且可靠的方式。
在使用第一机制的情况下，通常使用如图3a到3c中所说明的无源谐振感测方法。参看图3b，在27.3GHz的实例频率下的系统输出6对应于从由具有内嵌的感测元件(例如，纳米颗粒)的材料形成的结构的聚合物面板组件7反射的RF信号，所述感测元件具有响应于材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性。在此实例中，从被询问的面板组件7中的每一者的每一部分反射27.3GHz的频率(对于此复合材料，其为所反射的信号的频谱中的预定和预期的下降)，从而指示不存在故障。
参看图3c，系统输出6指示结构组件7的区域中的反常或故障8，如由34GHz的频率输出6证明，频率改变的程度指示正被感测的参数的量值。可通过天线调整以产生更准直的波束或通过将天线定位成更靠近结构而缩窄无线电波束的宽度，以缩窄检查区域的大小，来确定此故障8的精确位置。如果待替换或修复的组件较小，那么将使用较高频率的无线电信号来增强故障区的分辨率。此揭露了由包围每一纳米颗粒的聚合物界定的环境中的改变。
第二机制采用内嵌的颗粒，其不以谐振的方式耦合到颗粒运动，而是导致原始激励无线电信号的谐波频率的产生。随后监视与基质中的颗粒之间的连接性中的改变相关的谐波产生的水平。
在使用第二机制的情况下，通常使用如图4a到4c中所说明的有源谐波感测方法。此有源方法优选涉及监视进入纳米复合物中的询问信号与以两倍于询问信号的频率从纳米复合物材料返回的信号之间的振幅比。
图4a展示具有基础频率F的询问RF信号(IN)和具有双倍的谐波频率2F的返回的RF信号(OUT)(其振幅分别由A1和A2指示)的实例。确定并跟踪振幅比A1/A2。此比率较为重要，因为其概括了颗粒之间的局部相互作用且因此聚合物材料的准确状态。
在图4b中，输出6不展示对选定询问频率27.3GHz的响应。然而，如图4c中所示，54.6GHz的所接收信号(询问信号的双倍或较高的谐波且高于环境水平)指示聚合物面板组件7中的一者中存在故障8。
在制造复合基质材料3中，优选感测元件4在材料内大体上相等地间隔，以允许有效且一致的感测。然而，如果需要的话，可在潜在弱点处(例如，接合点或弯曲部)增加感测元件4在材料3中的密度。
在一个实例中，通过通常为微米或纳米尺寸的细孔或“小孔”(其充当感测元件)来取代聚合物基质的一定比例的颗粒。所述小孔包括气体或流体，通常为空气或水。每一细孔充当可极化的颗粒。细孔数优选相对低，以避免细孔之间的连接性。此布置是有利的，因为其避免了购买特定颗粒(例如，纳米颗粒)的费用以及将这些颗粒散布在基质材料中的过程。细孔的添加增加了可用于感测系统中的材料的选择。
还应理解，在某些情况下，不同类型的感测元件4的使用影响感测哪一特定参数。多个元件类型的使用是可能的，且从单一材料3提供多个参数测量。
上文所描述的系统和方法的另一优点在于，无线电信号可有助于修复在结构中检测到的任何故障。举例来说，微波信号还可对损坏位点(例如，结构中的裂缝)进行加热以便将其修复。向损坏区提供热的集中，因为裂缝更具电阻性，所以微波感应的电流经由欧姆定律对裂缝进行加热。
上文所描述的本征感测系统和方法尤其适合于其中远程感测是合意的不利环境。本征感测系统和方法与当前SHM系统和方法相比，便利地以非常低的成本在制造期间以及在最终应用内提供对关于结构材料的信息的快速访问。
所采用的材料通常为建筑材料，其中寻求关于磨损、损坏或温度的信息。内嵌的颗粒经选择以便提供关于材料的环境中的改变的信息，例如材料的应力、张力、温度、pH、水合、体积失真、密度波动、污染、辐射或结冰中的改变。颗粒的环境中的改变也可由于材料内随着时间的蠕变或不稳定而出现，其使材料的性能降级。
因此，本发明允许连续地或选择性地收集关于关键结构组件的数据，例如航空航天工业的结构组件(例如，飞行器翼、面板、螺栓、容器和密封件)和油气工业的智能密封件，而不需要在结构上或结构中安装任何额外的传感器；这些结构仅由上文所描述的材料形成。这还呈现经济得多的SHM系统，从而在越来越多地使用复合材料来形成此类结构组件的工业中减少飞行器的维护和维修成本。可实时地收集组件的磨损或疲劳度状态，使得更换的时间是清楚的，且在制造以及使用组件中的停机时间、控制和操作成本减少。还可紧密地监视制造过程，且用来自材料内部的反馈进行优化。
在管道感测领域中，本发明的系统和方法实现连续的张力监视，从而允许操作者防止例如泄漏等问题发生。相比而言，当前的光纤技术辨识“热点”或“冷点”，其仅在泄漏已发生后分别指示液体或气体系统中的泄漏的存在。
本发明还改进监视系统(例如，井下监视)的稳健性，从而不需要连接器和电线。也不需要具有单独电源的传感器装置，因为经由无线相互作用而将功率提供给感测元件。其它应用领域包含复合物质量控制、飞行器和高速制动系统、人体健康监视、核工厂和化学工厂中的压力监视、热屏蔽物和头锥体的温度测量，以及空间站、铁路线和油罐中的裂缝检测。
使本发明成为可能的是若干材料的谐振。本发明使用在许多材料中出现的微波谐振。存在与电子和核特性相关的若干机制，可用对无线电信号敏感的设备来检测所述电子和核特性。这包含用于电介质测量、反射功率、IR成像、谱分析、表面阻抗等的系统。本征感测的以下实例使用电介质测量。这其中的第一者是响应于粘度的石英芯片，且第二者是响应于温度和压力的多壁纳米管(Multi-Wall NanoTube，MWNT)纳米复合物。
石英芯片被辨识为声谐振器。在内部，光子容易在芯片的面之间移动以产生声驻波。这些谐振在多个频率下发生，且可被检测为芯片上的电压。对于本发明的目的来说，重要的是，芯片的无线电特性也改变，其可通过测量芯片的电介质特性来确定。在图5的曲线“A”上展示石英芯片的电介质特性。由声谐振引起尖峰。其在大多数绝缘体典型的电介质曲线上叠加。通过添加使谐振衰减的糖水溶液来演示感测，如图5的曲线“B”所示。可看到，峰变得较宽且较短，且由于粘性衰减而几乎消失。
优选的是，本发明使用散布在聚合物中的多壁碳纳米管(CarbonNanoTube，CNT)。CNT具有在无线电频谱中的可辨别的谐振。对其进行监视以检测聚合物中的由于(例如)温度而引起的改变。
如图6的实例中所示，在400MHz下发现谐振。这些是能隙(基于壁间能量差异)或光子相关谐振(基于长度)，且对于最佳信号具有相同频率。为了测量温度改变，跟踪较高的频率峰值，因为较容易分辨谐振频率中的改变。对于CNT颗粒，聚合物谐振较宽且较短，因此曲线一般拟合于洛伦兹函数以找到中心频率，其随温度改变约103-104ppm/℃。
在较高频率下，发生基于渗滤机制的较大无线电谐振，其可从例如铆钉、螺钉或电线等小组件，或者经由反射离开若干米距离处的面板和其它组件的远场电磁信号而提供温度或张力信号。用各种尺寸的多壁纳米管按钮来演示此谐振信号的量值。这些按钮在约9-10GHz(或当重量百分比增加时以较低频率)的显著损耗角正切(loss tangent)下进行谐振，如图7中所示，其中曲线“C”代表多壁纳米管复合物在9Ghz下的微波谐振，且曲线“D”代表不具有纳米管的样本。
压力减小谐振频率，因为CNT移动得更靠近在一起，从而增加一定频率范围上的电导率。电导率损耗在低频下占优势，因此峰的左侧的水平增加，进而表现出左移。另一方面，峰的右侧的水平下降，进而也表现出左移。
最终结果是整个峰在压力下表现为左移，如图8中所示。此现象在本文中将被称作渗滤阈值频率(percolation threshold frequency)。
渗滤阈值频率(PTF)是拐点，其源自两个单独过程：电导率损耗和渐渐消失的穿透，其每一者均具有在相反方向上走向的曲线。一般来说，电介质损耗因数随频率增加，而渐渐消失的深度且因此损耗体积的大小根据电磁感应趋肤深度而随频率下降。拐点是在两者平衡时。此数字便利地传播张力、温度等中的改变。
此类型的谐振不是弛豫过程。而是存在状态的改变，因此无线电波感测低频下的电介质或高频下的反射性导体。结果是具有可被跟踪的无线电“色彩”的本征感测材料。
为制成本征传感器，谐振颗粒进入对所述应用常见的材料中。这可为聚合物、凝胶、溶胶凝胶、油漆、粘合剂或甚至陶瓷材料。这些材料参与不同部分中：建筑物、船只、汽车、飞行器等内的环、管、板、螺钉、薄板、O形环、索环、垫圈、阀和其它形式。
作为实例，我们考虑由O形环、导管和索环制成以感测其环境的本征传感器。这些传感器也可为二次复合物，其中复合材料配合到另一金属/陶瓷部分。或者，所述传感器可由改进电路或天线的特性的新颖材料制成，(例如)以添加到或取代RFID标签的天线组件，或与RFID标签的天线合作以加强耦合。
组件部分的形状/大小也可与颗粒谐振合作以增强信号电平。此情况当所述部分具有与颗粒谐振匹配的自然微波谐振时发生。其中此效应为最强的优选目标中的一者是O形环结构。在正确的电导率的情况下，当纳米复合物O形环的圆周是多个电波长时，所述O形环可在颗粒谐振或PTF下谐振。
图9展示典型的O形环配置，其中在操作期间经由发射线和天线监视O形环的无线电谐振以揭露组装期间的磨蚀、化学/热降解、挤压、过压缩或损坏。
为了苛刻环境下的可靠性，本发明可将所述结构用作传感器。较佳实例是对导管内的水粘度的测量，如图10中所示。苛刻环境中的粘度测量使得常规的传感器易损坏，因为其突出到快速且湍急的流体流中。而本征感测系统通过使用管的用以收集信息的内壁以及定位在苛刻环境外部的天线的组合而更具稳健性。从此处，天线在颗粒中激发声波，其随后被溶液衰减。如果其为压电颗粒，那么所述结构的重要方面在于颗粒被激活，从而在其接触溶液处拥有较尖锐的谐振。这是归因于水电介质的极化效应，其增加了晶体上的电位，以及内表面颗粒相对于内嵌在聚合物的内部中的颗粒的低声衰减。
图11展示复合飞行器翼，其在表面处并入本征感测粘合剂，从而使表层与支撑框架相配。这些区域常常是面板或其它载荷结构中的应力的热点，且传达关于其机械状态的信息。出于此原因，用于复合结构的重要机械信息在结合点处可用。
可使用本发明的另一领域为监视针对陆地应用或针对将要进入地球大气的飞行器的热屏蔽物上使用的暴露到强热的热瓦片的完整性的改变，如图12中所示。重要方面是并入无线电谐振的颗粒，但是仅在热传导限制了温度以使得温度低于颗粒的熔点的区中并入。从此层且进一步进入容器的内部，本征感测提供对瓦片的完整性以及其是否仍处于适当位置的指示。
本发明的另一方面是环境方法。环境方法意在通过移除发射器，使得不需要无线电许可证而简化本征感测系统。其使用环境无线电信号以找到本征感测材料的谐振频率。为此，需要使用两个天线，一个放置在本征感测材料附近，且另一个与其远离，如图12中所示。当比较两个天线信号时，来自本征感测材料的一个天线信号将缺乏材料谐振频率下的背景无线电能量，而参考天线将不缺乏。
因此，经由混合电路(或类似电路)收集的天线信号之间的差将提供材料的谐振频率。

Claims (26)

1.一种感测系统，其包括：
具有基质结构的材料，多个感测元件内嵌在所述基质结构中，所述感测元件具有响应于所述材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性；以及
包含天线的接收器，所述接收器经布置以接收源RF信号和返回的RF信号，所述返回的RF信号是从所述材料接收到的；
其中所述感测元件的所述电子分布和/或输送特性中的改变致使所述源RF信号改变，使得可根据所述返回的RF信号确定所述材料的特性中的改变。
2.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述感测元件经布置以改变所述材料的电介质特性。
3.根据权利要求1或2所述的感测系统，其中所述感测元件经布置以改变所述材料的磁特性。
4.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包含纳米颗粒，所述纳米颗粒包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、金纳米环、磁性颗粒、纳米线和球形纳米颗粒中的至少一者。
5.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包含细孔。
6.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包括颗粒，所述颗粒的谐振频率由所述材料的电和/或机械特性中的改变而改变。
7.根据权利要求6所述的感测系统，其中所述感测元件包括颗粒，所述颗粒经由磁致伸缩、反压电性、磁直接产生或电子耦合而造成所述源RF信号中的改变，使得在所述返回的RF信号中引起谐振。
8.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件包括颗粒，所述颗粒的谐振Q因子由所述材料的电和/或机械特性中的改变而改变。
9.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件经布置以在与所述源RF信号相互作用后在所述返回的RF信号中产生所述源RF信号的谐波频率。
10.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述材料包括聚合物。
11.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述材料包括纳米复合材料。
12.根据权利要求11所述的感测系统，其中所述材料包括弹性体或环氧树脂基质。
13.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测元件在所述材料内大体上相等地间隔。
14.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述材料的所述特性中的所述改变是响应于环境改变，所述环境改变是所述材料的应力、张力、温度、pH、水合、体积失真、密度波动、污染、辐射或结冰中的改变。
15.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中由所述收发器产生的所述无线电信号经过脉冲、频率、相位或数字调制。
16.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其进一步包括：
至少一个发射器，其中所述至少一个发射器经布置以发射源RF信号。
17.根据权利要求16所述的感测系统，其中所述感测系统经布置以确定两倍于由所述发射器产生的所述源RF信号的频率下的所述返回的RF信号之间的振幅比，以便监视所述感测元件之间的局部相互作用。
18.根据权利要求16所述的感测系统，其中所述源RF信号经布置以加热所述材料的一位点，在所述位点处所述材料的所述特性中的所述改变经确定。
19.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述天线包括定向天线。
20.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述天线包括抛物线或相控阵列天线结构中的一者。
21.根据权利要求16到19中任一权利要求所述的感测系统，其中所述天线经布置以朝向包括所述材料的结构的预定目标位点引导所述源RF信号。
22.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测系统进一步包括经布置以确定所述材料的机械、电和化学状态中的至少一者的电路。
23.根据任一前述权利要求所述的感测系统，其中所述感测系统经布置以将所述材料的谐振频率确定为时间的函数。
24.根据权利要求16到23中任一权利要求所述的感测系统，其中所述感测系统经布置以组合来自所述至少一个源RF信号的所述返回的RF信号，以便获得关于所述材料的空间信息。
25.一种感测材料的特性中的改变的方法，所述材料具有基质结构，多个感测元件内嵌在所述基质结构中，所述感测元件具有响应于所述材料的物理或化学特性中的改变而改变的电子分布和/或输送特性，所述方法包括以下步骤：
用源RF信号询问所述材料；
从所述材料接收返回的RF信号；以及
根据由所述感测元件的所述电子分布和/或输送特性中的改变引起的所述返回的RF信号中的改变来确定所述材料的所述特性中的所述改变。
26.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括产生源RF信号的步骤。
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