随着世界科技水平的不断提高和人工智能化的发展,使得航空航天设备和大型基础设施的使用寿命和安全性系数有了更高的行业标准。出于安全性和经济性的考虑,对此类结构进行定期的结构健康监测和维护是很有必要的。金属结构体长期运作会使得结构体萌生金属裂纹,降低整个结构体的安全性系数,从而增加大型安全事故发生的可能性。对金属裂纹进行检测,裂纹的长度、宽度、相对位置和倾斜角度信息同样重要。目前对于金属裂纹检测方式效率过低,裂纹信息检测不全面,因此本文设计了基于RFID（Radio Frequency Identification）无芯片裂纹传感器、裂纹检测系统和金属裂纹预测的算法。本文对基于RFID无芯片裂纹传感器的研究分为RFID无芯片裂纹传感器设计、裂纹检测系统设计和金属裂纹预测算法三个部分。本文主要工作有以下三个方面:第一是基于RFID无芯片裂纹传感器的设计部分。本文设计了三款裂纹传感器,分别是以FR4为介质基板的矩形微带天线、以Rogers5880为介质基板的矩形微带天线和分层式矩形微带天线（上基板为FR4介质基板,下基板为Rogers5880介质基板）,用于结构健康监测领域。三款矩形微带天线的两个工作频率都相差较大,便于后续裂纹检测实验观测,并且三个矩形微带天线都有着较大的回波损耗。对于金属裂纹的长度、宽度、相对位置和倾斜角度,三款矩形微带天线都能很好地监测裂纹变化情况。第二是裂纹检测系统部分。本文设计了基于USRP（Universal Software Radio Peripheral）的裂纹检测系统和基于便携式VNA（Vector Network Analyzer）的裂纹检测系统。本文将通过HFSS电磁仿真软件设计好的三款矩形微带天线进行实物加工,并根据金属裂纹的分布情况,对铝板进行不同裂纹的加工处理。分别使用VNA、USRP和便携装VNA连接矩形微带天线进行金属裂纹检测实验,并对比了三个裂纹检测系统的实验数据。第三是金属裂纹预测算法部分。提出了一种预测由任意裂纹引起的谐振频率偏移的算法。基本思想是首先计算裂纹的切割效应强度,然后根据裂纹传感器的谐振频率偏移与裂纹的切割效益强度的关系,得到不同裂纹的分布情况。该部分基于对矩形微带天线的空腔模型分析法,找到金属裂纹影响矩形微带天线表面电流的分布情况,最后根据表面电流的分布情况分析得出裂纹预测算法。裂纹长度、宽度、相对位置和倾斜角度的变化都对结构健康监测产生着重要的影响。本文提出了三款新型双频矩形微带天线,三款矩形天线分别在馈电模式TM（Transverse Magnetic）01和TM10谐振,并且在馈电模式TM01和TM10产生谐振频率f01和f10。裂纹变化会引起谐振频率f01和f10发生相应的偏移,分析谐振频率的偏移情况来达到检测裂纹变化的目的。首先讨论了双频矩形微带天线的工作原理,对该天线的空腔模型进行了详细的分析,并介绍了HFSS电磁仿真软件进行的裂纹仿真实验。接下来制作出三款矩形微带天线实物、加工了金属裂纹和设计了三款裂纹检测系统,并进行了裂纹检测实验,分析处理裂纹实验数据,得出三款矩形微带天线都能很全面地监测裂纹变化情况。最后提出了裂纹预测算法,通过裂纹预测算法可以预测裂纹的变化趋势。