结构健康监测若干方法与技术研究进展综述共3篇

结构健康监测与损伤识别技术研究与应用结构健康监测与损伤识别技术是一项旨在保障建筑和工程结构安全的重要技术。

随着建筑和工程结构日益复杂和多样化，监测和检测技术的研究和应用变得尤为重要。

本文将对结构健康监测与损伤识别技术的研究与应用进行综述。

一、结构健康监测技术结构健康监测技术是指通过使用传感器和数据采集系统等设备对结构进行实时监测和记录，以获取结构的运行状态和健康信息。

这些技术主要利用振动响应原理，通过对结构振动信号的采集、处理和分析，实现对结构状态的监控。

在结构健康监测技术中，常用的传感器包括加速度计、应变计和压力传感器等。

通过这些传感器获取的数据，可以用于评估结构的振动响应、变形和应力状态。

目前，结构健康监测技术主要应用于桥梁、建筑物、风力发电机组等结构的安全评估和预警。

例如，对于桥梁结构，可以利用结构健康监测技术实时监测桥梁挠度、应变和塑性变形等信息，以判断桥梁结构是否存在潜在的损伤和疲劳。

这种技术的应用可以提前发现和修复结构中的潜在问题，避免事故的发生，确保人员和财产的安全。

二、结构损伤识别技术结构损伤识别技术是指通过对结构的振动响应和变形等数据进行分析和处理，识别结构中的损伤或缺陷。

通过损伤识别技术，可以在损伤出现之前或损伤程度较轻时即时发现和评估结构的损伤情况，从而采取相应的维修和加固措施，延长结构的使用寿命。

结构损伤识别技术主要基于结构动力学理论和模型。

通过对结构振动信号进行频域分析、时域分析和模态分析等，可以提取结构的特征参数，并进行损伤识别和评估。

在结构损伤识别技术中，最常用的方法包括模态参数法、频域参数法和时域参数法等。

模态参数法利用结构的模态特性来识别损伤，频域参数法和时域参数法则通过分析结构的频谱和时间响应来识别损伤。

结构损伤识别技术广泛应用于各种建筑和工程结构中。

例如，在桥梁维护中，可以利用损伤识别技术实时监测桥梁的挠度、频响和模态等参数，以识别桥梁中的损伤和缺陷。

这种技术的应用可以及时发现和修复结构中的损伤，提高结构的安全性和可靠性。

结构健康监测综述发布时间：2021-07-06T10:32:34.840Z 来源：《基层建设》2021年第10期作者：望辉[导读] 摘要：结构健康监测是指利用现场的无损传感技术，通过包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到识别结构损伤或退化的目的。

广州建筑股份有限公司广东广州 510000摘要：结构健康监测是指利用现场的无损传感技术，通过包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到识别结构损伤或退化的目的。

对结构进行长期的健康监测，可以从科学的角度对结构从施工阶段和竣工投入使用后的整个服役期的运行状况进行监测和评估。

关键词：结构健康；监测；系统引言近年来，随着科学技术的迅速发展和快速发展的中国建筑行业，极大的推动了我国经济和基础设施建设的发展。

当建筑给我们生活质量带来改善和提高的同时，不容忽视的是建筑行业的快速发展与建筑结构安全之间的矛盾也日益突出。

近年来，国内外的工程事故层出不穷。

如桥梁的突然折断、建筑骤然倒塌等，造成了重大的人员伤亡和财产损失，已经引起人们对于重大工程安全性的关心和重视。

如何通过科学的手段来获得结构整个生命周期的健康状况，评价其是否安全可靠，以便为结构施工、维护及改建做出正确决策和避免建设高峰带来的事故高峰，保证人民生命财产安全，合理的结构健康监测已发展为当前土木工程研究的一个重要课题。

1结构健康监测的发展及研究现状[1]结构健康监测技术起源于20世纪50年代，最初目的是进行结构的载荷监测。

随着结构日益向大型化、复杂化和智能化发展，结构监测技术的内容逐渐丰富起来，不再是单纯的载荷监测，而是向结构损伤检测、损伤评估、结构寿命预测乃至结构损伤的自动修复等方面发展。

结构健康监测的前提是从工程结构中提取能够反映结构特征的参数信号，如应力、应变、温度、变形、速度、加速度、位移等局部或整体信号，然后利用合理有效的信息处理方法从采集的原始数据中提取结构损伤和老化信息，对结构所承受的载荷和结构运营状况进行监测，为结构的安全使用和维护工作提供参考，达到降低维护费用，预报灾难性事件的发生并将损失降低至最小的目的。

结构健康监测技术与方法近年来，随着城市化进程的加速和建筑工程规模的扩大，人们对建筑结构安全性和健康状况的关注也越来越高。

建筑结构的健康监测技术与方法因其可及时评估结构状况、提前预警风险并保障人员安全等优势而备受瞩目。

本文将介绍结构健康监测技术与方法的一些重要方面。

一、传感器技术传感器技术是结构健康监测的核心。

传感器分为多种类型，如应变传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器等。

这些传感器能够实时监测结构的变形、振动、温度等参数，通过数据采集和处理系统进行分析和评估。

目前，随着技术的不断发展，传感器的精度和灵敏度不断提高。

例如，光纤传感器可以实现对大面积结构的全局监测，能够准确检测结构的微小位移和应变变化，并能够抵抗电磁干扰和温度变化。

此外，纳米材料的应用也为传感器技术提供了新的可能性，使得传感器不仅可以更好地适应不同的结构形式，还可在更小的空间范围内实现更高的监测精度。

二、无损检测技术无损检测技术是一种用于评估结构健康状况的非破坏性方法。

它通过利用电磁波、声波、热波等对结构进行扫描，获得结构内部的信息。

这种技术不仅可以检测结构中的隐蔽缺陷和损伤，还可以实时追踪结构的演化过程。

在无损检测技术中，红外热像仪是一个常见的工具。

它可以通过红外辐射检测结构表面的温度分布，从而识别结构内部的问题。

此外，声波检测技术也在结构健康监测中得到了广泛应用，它通过对结构的振动响应进行分析，可以发现结构的缺陷和变形。

三、数据处理与分析对于大量的监测数据，合理的处理和分析是至关重要的。

数据处理与分析技术可以提供结构的健康状况评估、预测结构的寿命和性能等方面的信息。

目前，智能算法在数据处理与分析中发挥着重要的作用。

例如，机器学习算法可以通过对历史数据的学习，准确地预测结构的寿命和破坏模式。

此外，深度学习算法也可以通过对监测数据的处理，自动发现结构中的异常和缺陷。

四、实时监测与预警系统实时监测与预警系统是结构健康监测中的重要组成部分。

结构健康监测与诊断技术研究随着城市化的发展和工业化的进程，建筑物和桥梁的数量逐年增多，这些结构物的稳定性和安全性成为建筑师和工程师们必须考虑的重要问题。

然而，长时间使用和受自然环境和外界影响会对结构物产生损伤和老化，从而引发严重的安全隐患。

因此，对结构物进行健康监测和诊断技术的研究变得尤为关键。

一、结构健康监测的意义结构健康监测是指通过传感器和数据分析技术采集结构物的状态数据，及时检测结构物的疲劳、开裂、变形等问题，保证结构物运行的安全和稳定。

结构健康监测的意义在于全面评估结构物的力学性能和长期运行状态，为结构设计、维修和改造提供支持，同时也可以发现潜在的安全隐患，及时预测和处理结构物的问题，保障公共安全。

二、结构健康监测技术的分类结构健康监测技术的分类主要根据所应用的传感器类型和数据处理方式。

传感器类型主要包括光纤传感器、应变计、加速度计、位移传感器等。

其中，光纤传感器常用于对混凝土梁等大型结构的监测，原因在于其寿命长、抗干扰能力强。

应变计则常用于金属结构和桥梁的监测，具有精度较高、灵敏度好等特点。

加速度计主要应用于地震响应分析、风荷载和运动识别等方面。

位移传感器则广泛应用于各类结构物的变形诊断和孔隙监测等方面。

由于数据处理方式的不同，结构健康监测技术可以分为点式监测和分布式监测两种类型。

点式监测是指传感器安装在某一个特定位置上，监测装置可以对该点的状态参数进行测量。

分布式监测则是将传感器安装在结构物的不同位置上，测量结构物的整体状态参数。

两种方式各有优缺点，具体选择也需根据具体情况而定。

三、结构健康监测技术的发展趋势随着技术的不断发展和应用的推广，结构健康监测技术也不断更新和升级。

其中一些趋势包括：1.智能化监测系统的发展开发智能化结构健康监测系统是发展方向之一，其结合无人机、物联网、云计算和人工智能等技术，可以提高原有系统的扩展性和可控性，加强对结构物的自动诊断和故障预测等方面的能力。

2.纳米技术的应用纳米技术对传感器和控制设备的开发和制造起到了重要作用，其应用可以提升传感器的分辨率和精度，在多种环境和多种情况下进行有效和稳定的监测，从而提升结构健康监测和诊断的效果和准确度。

土木工程结构健康监测研究进展摘要院对于经过长时间运行的结构，以及经历了各种灾害影响的结构，其安全性备受关注。

结构健康监测可较好地评估结构的安全性。

结构健康监测的核心是结构损伤诊断，对损伤诊断各种方法进行了汇总分析，并对今后的结构健康监测和损伤诊断进行了展望。

Abstract: For the long time running structure and the structure suffered of various disasters, structural safety is widely concerned. Thesafety of structure can be evaluated by structural health monitoring (SHM). The point of SHM is structural damage diagnosis. Variousmethods of damage diagnosis are analysised, and the structural health monitoring and damage diagnosis is prospected.关键词院结构工程；健康监测；综述；损伤识别Key words: structural engineering；health monitoring；review；damage diagnosis中图分类号院TU317 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）02-0063-020引言很多大型土木工程结构在受到各种灾害时，其结构的可靠性会下降；即使没有经历大型灾害，很多结构因为经历了长时间的运行，受到环境侵蚀、材料老化、荷载效应等影响，其结构也会受到一定损伤，使抵抗自然灾害、正常荷载以及环境作用的能力下降。

一旦结构关键构件的损伤积累到一定程度，可能导致整个结构的突然毁坏，从而引发灾难性的突发事故。

结构健康监测技术的研究与应用一、介绍随着建筑物的加速建设，建筑物的结构安全变得尤为重要，而监测技术为检测建筑物结构的强度、稳固性以及安全性提供重要保障。

本文将探讨结构健康监测技术的研究与应用。

二、结构健康监测技术的研究1.概念结构健康监测技术是通过安装传感器监测建筑结构的变化，并对数据加以处理的技术。

这种技术通过监测结构的变形、振动或者应力来判断建筑物的结构安全情况。

2.监测参数结构健康监测技术主要监测参数包括：建筑物的振动、变形、应力等。

具体包括加速度、速度、位移、应力、变形等参数。

借助这些参数，我们可以了解结构的基本性质和物理状态，进而更好地进行结构健康监测。

3.传感器类型常用于结构健康监测的传感器主要有：应变计、位移计、加速计、应力传感器和压电传感器等。

这些传感器能够准确地获取结构参数，并将数据传输到数据采集器中进行处理和分析。

4.数据采集与处理数据采集器是结构健康监测技术中不可或缺的部分。

它将传感器采集到的数据进行集中处理，包括滤波、标定和处理。

采集器的操作人员要确保数据的完整性和正确性，以便于后续的分析和判断。

5.数据分析与判断结构健康监测技术的数据分析和判断是确定结构健康状态的关键。

数据分析包括结构的模型分析、响应分析和频域分析等。

结构的健康状态可以根据变形、应力、振动等数据来判断。

如果遇到问题，需要根据实际情况和相关标准进行评估和处理。

三、结构健康监测技术的应用1.城市桥梁监测城市桥梁是城市中不可或缺的交通基础设施，其结构健康监测变得尤为重要。

通过监测悬索桥、梁桥等桥梁的振动、变形、应力等参数，可以及时发现潜在的安全问题，并预测桥梁寿命，保证桥梁的安全稳定运行。

2.地铁隧道监测地铁隧道的结构安全性对人们的出行至关重要。

地铁隧道内的振动、变形等参数需要实时监测，以判断结构是否存在缺陷。

特别是在施工或维修隧道时，结构健康监测技术可以快速对隧道结构的安全性进行监测和评估。

3.电站结构监测电站是现代社会的重要电力供应设施。

综　述土木工程结构健康监测的研究进展综述＊周　奎1　王　琦1　刘卫东1　张　简2(1.上海理工大学土木工程系,上海　200093;2.加州大学洛杉矶分校土木工程系,洛杉矶　CA90095) 摘　要:对于大量进入老龄和维护期的土木工程结构,其安全性倍受重视,而具有多学科交叉特点的结构健康监测技术则是支撑土木工程基础设施安全运行和适时维护的一个有力工具。

首先对各种结构损伤检测方法和无线智能传感技术的最新研究成果进行了回顾和评述;讨论了在线结构健康监测系统的关键问题;最后对结构健康监测和损伤检测领域今后的发展方向进行了展望。

关键词:结构健康监测;损伤检测;振动参数;智能传感技术A SUMMARY R EVIEW OF RECENT ADVANCES IN R ESEA RC H ON STR UC TUR ALHEALTH MONITORING FOR C IVIL ENGINEERING INF RASTRUCTURESZhou Kui 1　Wang Qi 1　Liu Weidong 1　Zhang Jian 2(1.Depart ment of Civil Engineering ,Univers ity of Shanghai for Science and Technology ,Shan ghai 200093,China ;2.Depart ment of Civil Engineering ,California Univers ity at Los Angeles ,Los Angeles CA90095,USA )Abstract :The structural health monitoring (SHM )with the characteristic of multidisciplinary is a powerful tool to support the operational safety and appropriate maintenance for civil engineering infrastructures .The recent advances in research on varieties of damage detection methods and wireless smart sensing technology are stated .The focuses of the online SHM are discussed and the potential challenges in the future to SHM and damage detection are addressed .Keywords :structural health monitoring ;damage detection ;vibration parameter ;s mart sensin g technology＊上海市科技攻关重点资助项目(062512028)。

结构健康监测与评估技术实验结果汇总结构健康监测与评估技术是建筑工程领域的重要研究方向，旨在确保结构的安全可靠性，延长其使用寿命，并及时发现结构的疲劳、腐蚀、变形等问题，为工程管理提供科学依据。

本文将就结构健康监测与评估技术的实验结果进行汇总和分析。

一、现代结构健康监测与评估技术目前，结构健康监测与评估技术主要包括无损检测技术、传感器技术和数据分析技术等。

无损检测技术是通过非侵入式手段对结构进行测量和监测，如超声波检测、温度检测等。

传感器技术是利用传感器采集结构的参数，包括应变、振动、位移等，以了解结构的健康状况；数据分析技术则是对采集到的数据进行处理和分析，识别结构的损伤、疲劳等问题。

二、实验结果汇总与分析1. 无损检测技术实验结果无损检测技术在结构健康监测中起着重要的作用。

通过实验验证，我们发现超声波检测技术可以有效检测结构中的裂缝和缺陷，提前发现结构的潜在问题，减少维修和保养成本。

同时，温度检测技术可以监测结构在使用过程中的温度变化，判断结构的健康状况，提供维修和保养的指导。

2. 传感器技术实验结果传感器技术是实时监测结构健康状况的关键。

通过实验数据的分析，我们发现应变传感器能够准确测量结构的应变变化，识别结构的疲劳破坏和损伤等问题。

同时振动传感器可以监测结构的振动频率和振型，判断结构的稳定性和可靠性。

位移传感器可以测量结构的位移变化，揭示结构的变形情况，为结构的保养和修复提供依据。

3. 数据分析技术实验结果数据分析技术是结构健康监测与评估的关键环节。

通过对实验数据的处理和分析，我们可以实现对结构健康状况的准确评估和预测。

例如，通过振动数据的频谱分析和模态分析，可以识别结构的固有频率和模态参数，判断结构的自由振动特性和刚度。

此外，结构的损伤检测和诊断也可以通过数据分析技术实现，包括疲劳诊断、腐蚀检测等。

三、结构健康监测与评估技术在工程实践中的应用结构健康监测与评估技术在工程实践中有着广泛的应用。

飞机结构健康监测技术综述飞机是一种非常重要的交通工具，它需要具备高速度、高高度、高强度、高可靠性等特点，并且需要满足各种恶劣环境的测试和性能，可以保证飞机运行的安全性和正常性，同时也可以适应现代社会的需求。

为了确保飞机的安全运行，减少意外事故的发生，飞机结构健康监测技术应运而生。

本文将从飞机结构健康监测技术的背景、基本原理、现状以及应用，进行综述。

1、背景：飞机结构健康监测技术是指对飞机的结构、系统和组件进行监测、识别、评估、预测和管理的技术。

它可以通过不同的传感器、测试数据、计算方法等获取支持，掌握飞机结构的实时状态，为飞机运营、维护和保养提供科学和精确的依据，同时也是飞机生产、设计和改进的关键环节。

飞机的结构是其性能和安全的重要指标，它们需要不断地接受工程师们的检测和监测，以便及时发现存在的缺陷和隐患，进行有效的修复和加固。

飞机的结构健康监测技术的发展，大大的提高了飞机运行的安全性和正常性、降低了事故发生的概率和风险。

2、基本原理：（1）传感器技术：传感器技术是基于无线电子技术、工业计量技术、材料科学和信息处理技术，并利用一系列的传感元件和电子仪器设备，对各种结构物的物理量进行测试、监测、安防和故障分析等处理，如应力、疲劳、温度、压力等多种参数。

（2）智能系统：智能系统是由智能传感器、控制器和信息处理单元等组成的管控网络系统。

它能够采集、分析和处理结构在各种复杂环境下的运行数据，并利用专业算法和数学模型进行分析，及时识别生产缺陷和结构异常，提供合理的预警和预测，并实现结构健康监测目标。

（3）数据处理：数据处理是结构健康监测技术的核心，它可以将大量的观测数据、实验数据、模拟模型产生的数据通过不同的算法处理，产生结构状态评估、损伤识别、故障预测和决策支持等信息，因而可以很好的帮助维修队及时认识和掌握飞机的实时状态，从而做出准确的维修计划，避免无谓的事件的发生。

3、现状：目前，飞机结构健康监测技术发展得非常迅速，已经成为飞行安全、使用性能提升的核心技术之一。

结构健康监测综述摘要：本文详细阐述了结构健康监测的基本概念和系统组成，并对其应用进行了叙述，且简单论述了现阶段结构健康监测的研究状况。

最后提出了结构健康监测的前景。

关键词：损伤监测；信号采集；信号处理；结构监测；结构损伤引言土木工程结构在长期使用过程中会因各种自然及人为因素的作用而不可避免地发生损伤。

结构损伤可以定义为结构整体或其某些部分在材料和几何性能上的变化，如结构在刚度、强度、边界及连接条件等方面的蜕变或下降，从而影响结构体系未来的使用性能。

地震、飓风等突发性自然灾害在很短时间内就会对土木结构造成比较严重的损伤；一些人为因素，如恐怖爆炸袭击等破坏性行为也会严重影响结构的安全性和使用功能。

上述的损伤属于突发性损伤，在短期内就能导致结构丧失使用功能，甚至危及结构安全。

此外，结构在长期使用过程中，由于环境变化和构件退化疲劳锈蚀等因素作用也将产生一定程度的损伤，这些属于累积性损伤，具有缓慢积累的性质，同样会影响结构的安全和使用。

近年来，自然灾害对重要结构的损伤和破坏屡见不鲜，引起人们的密切关注。

目前我国土木工程事故频繁发生，如桥梁的突然折断、建筑骤然倒塌等，造成了重大的人员伤亡和财产损失，已经引起人们对于重大工程安全性的关心和重视。

当大型结构发生突发性损伤时，如果能够及时做出判断和警报，采取应急处理措施，可以防止损伤进一步发展和引发其它事故；对于长期在役的重要结构，如果能够定期对其累积损伤的程度做出正确评估，就可以充分掌握结构的工作状态，确保结构的安全。

在此工程背景下，结构健康监测应运而生，并成为土木工程学科发展的一个重要领域。

结构健康监测是通过对结构的物理力学性能进行无损监测，实时监控结构的整体行为，对结构的损伤位置和程度进行诊断，对结构的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，为结构在突发事件下或结构使用状况严重异常时触发预警信号，为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导。

结构健康监测技术是一个多领域跨学科的综合性技术，它涉及土木工程、动力学、材料学、传感技术、测试技术、信号分析、计算机技术、网络通讯通信技术、模式识别等多个研究方向。