1、結構健康監(jiān)測編輯詞條目錄· 1概念· 2過程· 3理想的結構健康監(jiān)測方法· 4工作流程圖· 5研究內容1概念      結構健康監(jiān)測（Structural Health Monitoring，簡稱SHM）是一種技術，是智能材料結構在實際工程中的一種很重要的應用。結構健康監(jiān)測系統(tǒng)是一種仿生智能系統(tǒng)，可以在線監(jiān)測結構的“健康”狀態(tài)。它采用埋入或表面粘貼的傳感器作為神經(jīng)系統(tǒng)，能感知和預報結構內部缺陷和損傷。結構整體與局部的變形、腐蝕、支撐失效等一系列的非健康因素，是一種對材料或結構進行無損評估的方法。

2、當遇到突發(fā)事故或危險環(huán)境，系統(tǒng)可通過調節(jié)與控制使整個結構系統(tǒng)恢復到最佳工作狀態(tài)。系統(tǒng)還可通過自動改變和調節(jié)結構的形狀、位置、強度、剛度、阻尼或振動頻率使結構在危險時能自我保護，并繼續(xù)生存下去。      2過程結構健康監(jiān)測的過程包括：通過一系列傳感器得到系統(tǒng)定時取樣的動力響應測量值，從這些測量值中抽取對損傷敏感的特征因子，并對這些特征因子進行統(tǒng)計分析，從而獲得結構當前的健康狀況。      3理想的結構健康監(jiān)測方法     &

3、#160; 理想的結構健康監(jiān)測方法應該能準確的在損傷發(fā)生的初期，發(fā)現(xiàn)損傷并能夠定位及確定損傷的程度，進而提供結構的安全性評估，并能預測損傷結構的剩余壽命。4工作流程圖5研究內容 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)在國民生產(chǎn)中的應用非常廣泛，特別是在工程中，有很多材料結構需要及時的維護及監(jiān)測，用傳統(tǒng)的監(jiān)測方法耗時、費力，并且費用昂貴，而運用結構健康監(jiān)測的技術就可以使這些缺點得到改進。結構健康監(jiān)測的技術有如下優(yōu)點：（1）實時在線地監(jiān)測及安全性評估，節(jié)省維護費用。（2）依靠先進的測試系統(tǒng)，可減少勞動力和降低人工誤判。（3）可以及時的和最新技術相結合。（4）大多數(shù)具有自修復功能。（5）自動化程度高，可以大大提

4、高安全性和可靠性。近年來，隨著材料和結構損傷特征信號處理技術研究的進展，傳感/驅動技術研究的深入，監(jiān)測系統(tǒng)越來越多地應用于實際的工程實踐中，比如先進戰(zhàn)斗機和超期服役飛機的健康監(jiān)控、航天器及空間站的健康監(jiān)測和民用結構的在線監(jiān)測。結構健康監(jiān)測的主要研究內容包括傳感技術、信號處理技術和集成技術。1）傳感技術在結構健康監(jiān)測系統(tǒng)中，需要監(jiān)測的對象主要有應力、應變、聲發(fā)射、位移、壓力、溫度、結構損傷等多種參數(shù)，而最常用的傳感器有：光纖傳感器、壓電元件和應變元件。光纖傳感器有電絕緣、耐腐蝕、能在強電磁干擾等條件下工作等優(yōu)點，但成本較高，設備也比較復雜，應用范圍可以從民用結構到航空航天結構。壓電元件既可以作為

5、傳感器也可以用作驅動器，靈敏度高，動態(tài)性能好，應用也比較廣泛，但它有脆性大、不易埋入結構中，低頻特性等缺點。應變元件具有靈敏度較高、靜態(tài)性能好和性能穩(wěn)定等特點。上述傳感器不僅應該滿足相應測量點的要求，而且應該能夠組成一種經(jīng)濟可靠的分布式傳感網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)大范圍連續(xù)的健康監(jiān)測。2）信號的采集與處理信號的采集與處理系統(tǒng)可以說是結構健康監(jiān)測的一個重要部分，目前國內外都在大力開發(fā)相應的軟件。從傳感器采集的信號包含很多信息，通常情況下，由于外界環(huán)境噪聲的影響及復合材料的復雜特性等原因，使得損傷特征信號的分析和提取異常困難，因此選擇合適的信號處理方法就顯得尤為重要。從數(shù)學意義上來說，結構健康監(jiān)測是一個非線

6、性的反問題。在實際中采用模型分析、系統(tǒng)識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、優(yōu)化計算等信號處理方法在結構健康監(jiān)控上已經(jīng)取得了不少成果。然而大部分的研究是建立在結構簡化以及可控制的實驗室環(huán)境下完成的。因此，無論從實際結構獲得測試數(shù)據(jù)還是對實際結構的理論分析，都要依靠大量歷史數(shù)據(jù)來實現(xiàn)健康監(jiān)測，仍然都有很多工作要做。3）系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成包括軟件和硬件兩部分。在硬件集成上，將傳感器及驅動器集成入主體結構會影響主體結構的機械性能，也會影響傳感器件的本身性能，從而影響到傳感信號的準確性和真實性，這些影響必須減到最小?？紤]到結構健康監(jiān)測在實際的應用中傳感點數(shù)目一般都是巨大的，所以要求硬件上盡可能的集成化和小型化。

7、軟件上，需要有集成的軟件做信號分析和監(jiān)測判斷，這就要求編出可操作性很強的人機交互軟件。并且很多的信號處理工作在硬件端的實現(xiàn)比較困難，有時就可以利用軟件的方法，來代替硬件處理。這樣的好處是節(jié)省費用，解決問題實踐較短。結構健康監(jiān)測具有眾多的優(yōu)勢彌補傳統(tǒng)監(jiān)測技術上的缺陷：能夠實時監(jiān)測和預報，節(jié)約了損傷探測與維護費用；客觀的歷史紀錄數(shù)據(jù)減少了人力干擾，從而減少了人為誤差和停工時間；自動化測量，保障了測量的可靠性；停工減少和可靠性增加，保障了工程結構高的運營效率，大大降低了運營費用。正因為結構健康監(jiān)測具有上述優(yōu)點，所以該技術被應用于航空航天、船舶工業(yè)、民用建筑等諸多領域。例如：（1）先進戰(zhàn)斗機和超期服役飛機的健康監(jiān)控。目前，超期服役飛機在機群中占有一定的比例，狀況令人擔憂，飛機的定檢及常規(guī)檢測需要花費很多時間及費用，而使用在線監(jiān)測系統(tǒng)則有效避免了飛機結構損傷造成的不安全因素，節(jié)省了大量的時間、人力及財力。（2）航天器及空間站的健康監(jiān)測。航天器在探索宇宙奧秘中發(fā)揮著重要的作用，是通往宇宙的橋梁。在它們的幫助下，我們了解了許許多多關于宇宙的奧秘，也了解了我們人類本身的生存環(huán)境。但常規(guī)的監(jiān)測需要極高的費用，采用實時在線的健康監(jiān)測技術可以有效的降低損傷的監(jiān)測成本。（3）民用結構的在線監(jiān)測。在民用結構中，采用在線監(jiān)測的方法可以代替常規(guī)檢測方法，提高檢