先进装备的发展对国家具有重大意义，先进装备结构健康监测是实现装备视情维护、单机监控、寿命预测及科学管理等一系列智能运维新技术的前提，智能运维不仅可以保障结构安全，更能极大提升结构效能，进而提升装备性能。导波结构健康监测是结构健康监测研究中的重要方法之一。本书系统总结了作者团队30余年导波结构健康监测方面所发展的创新理论方法及典型应用案例，力求突出科学性、新颖性和实用性，旨在为相关研究和应用人员提供基础理论和实践经验的参考。

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1986.9-1990.7 南京航空航天大学，测试计量与仪器专业，获学士学位 1990.9-1993.3 南京航空航天大学，实验力学专业，获硕士学位，导师：陶宝祺院士 1993.3-1996.3 南京航空航天大学，测试计量及仪器专业，获博士学位，导师：陶宝祺院士2022-至今 航空航天结构力学及控制全国重点实验室副主任 2017-至今 南京航空航天大学校党委委员 2016-2022 南京航空航天大学智能材料与结构研究所所长 2015-至今 南京航空航天大学结构健康监测与预测中心，主任 2011-至今 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，教授、博士生导师 2002-2016 南京航空航天大学智能材料结构研究所副所长/教授、博士生导师 2001-2002 南京航空航天大学航空科技智能材料与结构重点实验室副主任/教授 1997-2001 南京航空航天大学航空科技智能材料与结构重点实验室副主任/副教授 1996-1997 南京航空航天大学测试工程系讲师智能结构及健康监测作为通讯作者、第一作者发表论文252篇，其中SCI检索91篇，EI检索95篇，其他核心期刊检索66篇. 代表性论文： Yuan S, Jing H, Wang Y, et al. A whole service time SHM damage quantification model hierarchical evolution mechanism[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2024, 209: 111064.（IF:8.934,Q1） 等等高速载运设施无损检测监控技术工信部重点实验室（南京航空航天大学）学术委员会副主任委员 厦门大学、江苏大学客座教授 民航智能飞行重点实验室（中国商飞）学术委员会委员 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室（北京航空航天大学）学术委员会委员 中国-波兰测控技术‘一带一路’联合实验室（华中科技大学）学术委员会委员 承压系统与安全教育部教育部重点实验室（华东理工大学）学术委员会委员 欧洲结构健康监测委员会委员 国际期刊Structural Health monitoring an International Journal副主编，Chinese Journal of Aeronautics，Journal of Nondestructive Evaluation Diagnostics and Prognostics of Engineering Systems，Journal of Frontiers in Aerospace Engineering 编委，航空学报、仪器仪表学报、振动与冲击、测控技术、数据采集与处理、南京航空航天大学学报编委 中国航空学会健康管理与预测专业委员会副理事长 等等

目录
第1章 概述 1
1.1 飞行器智能材料结构与健康监测 1
1.1.1 飞行器智能材料结构 1
1.1.2 飞行器结构健康监测 2
1.1.3 结构损伤监测的发展需求 3
1.2 飞行器结构预测与健康管理 7
1.2.1 预测与健康管理的概念 7
1.2.2 结构预测及健康管理的发展 9
1.3 飞行器结构损伤监测方法 14
1.3.1 压电结构健康监测方法 14
1.3.2 光纤结构健康监测方法 19
1.3.3 其他结构损伤监测方法 21
1.4 损伤监测要求及监测方法能力分析 23
1.4.1 飞行器结构损伤监测要求 23
1.4.2 结构损伤监测方法能力分析 24
1.5 导波结构健康监测方法的发展 26
1.5.1 导波结构健康监测发展脉络 26
1.5.2 导波结构健康监测关键方法 27
1.6 本书内容 28
参考文献 28
缩略词 30
第2章 结构中导波及其特性 31
2.1 弹性波及导波 31
2.1.1 体波 32
2.1.2 界面波 32
2.1.3 导波 34
2.2 导波的传播特性 34
2.2.1 导波模式及多模式特性 35
2.2.2 导波的群速度与相速度 35
2.2.3 导波的其他传播特性 37
2.3 结构中导波的产生及激励 42
2.3.1 冲击诱发导波 42
2.3.2 结构声发射信号 43
2.3.3 导波的主动激励 44
2.4 典型结构中的导波 48
2.4.1 典型金属结构中的导波 48
2.4.2 典型复合材料结构中的导波 51
2.4.3 复杂结构中的导波传播 53
2.5 导波传播速度获取方法 57
2.5.1 导波的时频成分提取方法 58
2.5.2 导波群速度获取方法 64
2.5.3 导波相速度获取方法 66
2.6 本章小结 69
参考文献 69
注释表 70
缩略词 71
第3章 导波SHM的建模仿真方法 72
3.1 导波SHM建模仿真概述 72
3.1.1 导波SHM建模仿真的作用 72
3.1.2 导波SHM建模过程 72
3.1.3 导波SHM主要建模方法 73
3.2 导波SHM建模仿真基础 75
3.2.1 弹性力学基本方程 75
3.2.2 压电方程 78
3.2.3 波动方程 80
3.3 导波SHM的解析建模 82
3.3.1 导波SHM解析建模方法 82
3.3.2 导波SHM解析建模案例 93
3.4 导波SHM的有限元数值仿真 94
3.4.1 常用仿真分析软件 94
3.4.2 基于COMSOL Multiphysics的导波SHM仿真分析方法 95
3.4.3 导波SHM仿真分析案例 97
3.5 典型结构损伤影响下的导波特性仿真 100
3.5.1 金属结构裂纹扩展下的导波仿真 100
3.5.2 复合材料结构分层损伤的导波仿真 103
3.6 本章小结 106
参考文献 106
注释表 107
缩略词 108
第4章 服役条件对导波传播的影响分析方法 109
4.1 飞行器常见服役条件 109
4.2 服役条件对导波传播的影响和机理分析 110
4.3 导波传播影响的仿真和实验分析方法 114
4.3.1 导波传播影响的仿真分析方法 114
4.3.2 导波传播影响的实验分析方法 118
4.4 导波信号的服役影响补偿 120
4.4.1 服役条件影响补偿原理 120
4.4.2 基准优化补偿方法 121
4.4.3 少量基准下的神经网络补偿方法 123
4.5 本章小结 129
参考文献 129
注释表 131
缩略词 131
第5章 导波SHM中的激励传感调控机制 132
5.1 导波激励传感调控的要求及机制 132
5.1.1 导波SHM中激励传感的要求 132
5.1.2 导波SHM中激励传感调控机制 132
5.2 导波激励传感网络设计及封装方法 133
5.2.1 导波传感器性能一致性控制方法 133
5.2.2 导波传感器柔性轻量化引线封装方法 137
5.2.3 柔性导波激励传感网络的结构共形设计 139
5.3 结构一体化集成及验证方法 140
5.3.1 导波激励传感网络与结构的集成方法 140
5.3.2 导波激励传感网络的可靠性验证方法 142
5.4 导波激励传感调控方法 146
5.4.1 导波信号模式调控方法 146
5.4.2 传感器网络布局优化方法 147
5.5 本章小结 151
参考文献 151
注释表 152
第6章 结构损伤的导波特征及诊断 153
6.1 导波的信号降噪处理 153
6.1.1 导波数字滤波器降噪原理 153
6.1.2 导波数字滤波器降噪案例 156
6.2 导波损伤因子提取方法 157
6.2.1 导波特征波段提取 158
6.2.2 导波损伤因子提取 160
6.2.3 导波损伤因子特性分析 163
6.2.4 导波损伤因子融合强化方法 168
6.2.5 导波损伤因子应用案例 170
6.3 基于损伤因子的诊断方法 171
6.3.1 损伤报警阈值及定量化关系标定 172
6.3.2 模式识别损伤诊断 174
6.3.3 神经网络损伤诊断 177
6.3.4 基于损伤因子的损伤诊断案例 188
6.4 本章小结 197
参考文献 197
注释表 198
缩略词 199
第7章 导波SHM中的概率挖掘诊断方法 200
7.1 服役条件下的导波特征分布及概率挖掘诊断 200
7.1.1 时变服役条件下导波特征的不确定分布 200
7.1.2 导波SHM的概率挖掘诊断方法 202
7.2 导波SHM高斯过程模型诊断方法 203
7.2.1 导波SHM高斯过程诊断模型 204
7.2.2 导波SHMGP 诊断模型建立方法 212
7.2.3 导波SHMGP 定量化诊断流程 215
7.2.4 导波SHMGP 诊断案例 216
7.3 导波SHM的高斯混合模型诊断方法 221
7.3.1 导波SHM高斯混合模型 221
7.3.2 导波SHMGMM模型的建立方法 222
7.3.3 导波SHMGMM的迁移表征 225
7.3.4 基于迁移距离的结构损伤定量化诊断 229
7.3.5 导波SHMGMM 诊断案例 231
7.4 导波SHM隐马尔可夫模型诊断方法 232
？ⅷ？ 导波结构健康监测方法与实践
7.4.1 导波SHM隐马尔可夫模型 232
7.4.2 导波SHMHMM的建立方法 237
7.4.3 导波SHMHMM的概率诊断机制 241
7.4.4 导波SHMHMM的建模稳定性优化 246
7.4.5 导波SHMHMM诊断案例 247
7.5 本章小结 256
参考文献 257
注释表 258
缩略词 259
第8章 导波SHM贝叶斯滤波融合诊断方法 260
8.1 导波SHMBF融合诊断思想 260
8.2 导波SHMBF状态空间模型建立方法 262
8.2.1 损伤扩展状态方程建立方法 262
8.2.2 导波SHM观测方程建立方法 264
8.3 导波SHMBF融合诊断方法及算法 265
8.3.1 导波SHMBF融合诊断方法 266
8.3.2 序贯重要性采样/重采样算法 267
8.4 导波SHMBF融合诊断流程及优化 270
8.4.1 导波SHMBF融合诊断方法流程 270
8.4.2 融合诊断算法性能优化 272
8.5 基于导波SHMBF的融合诊断案例 274
8.6 本章小结 276
参考文献 276
注释表 277
缩略词 278
第9章 导波稀疏阵列损伤成像方法 279
9.1 导波稀疏阵列损伤成像的概念 279
9.2 导波阵列路径成像 281
9.2.1 路径成像方法 282
9.2.2 路径成像监测案例 284
9.3 导波阵列层析成像 287
9.3.1 层析成像方法 287
9.3.2 层析成像监测案例 290
9.4 导波阵列延迟累加成像 293
9.4.1 延迟累加成像方法 293
9.4.2 延迟累加成像监测案例 295
9.5 导波阵列时间反转聚焦成像 298
9.5.1 时间反转聚焦成像方法 298
9.5.2 时间反转聚焦成像监测案例 301
9.6 导波动态概率成像方法 303
9.6.1 高斯混合模型路径成像方法 303
9.6.2 导波动态概率成像监测案例 306
9.7 本章小结 311
参考文献 312
注释表 312
缩略词 314
第10章 导波密集阵列损伤成像方法 315
10.1 导波密集阵列损伤成像的概念 315
10.2 导波阵列相控阵成像 318
10.2.1 相控阵成像方法 318
10.2.2 相控阵成像监测案例 321
10.3 导波阵列MUSIC成像 325
10.3.1 MUSIC成像方法 325
10.3.2 MUSIC成像监测案例 334
10.4 导波阵列空间波数滤波成像 337
10.4.1 空间波数滤波成像方法 337
10.4.2 空间波数滤波成像监测案例 346
10.5 本章小结 349
参考文献 350
注释表 351
缩略词 352
第11章 结构冲击的导波监测方法 353
11.1 结构冲击及诱发导波信号 353
11.1.1 飞行器结构的冲击 353
11.1.2 冲击诱发的导波信号 354
11.2 模拟式导波冲击监测方法 354
11.2.1 时差冲击定位方法 355
11.2.2 导波阵列冲击成像监测方法 355
11.2.3 模拟式冲击监测案例 358
11.3 数字式导波冲击监测方法 361
11.3.1 数字式导波冲击监测原理 361
11.3.2 数字式冲击区域监测方法 363
11.3.3 数字式冲击成像监测方法 365
11.3.4 数字式冲击区域监测案例 367
11.4 大面积数字式冲击组网监测方法 368
11.4.1 多系统冲击组网监测 369
11.4.2 基于能量加权因子的冲击区域定位方法 371
11.4.3 大规模无线冲击组网监测案例 373
11.5 本章小结 377
参考文献 378
注释表 379
缩略词 379
第12章 导波SHM方法的可靠性评价 380
12.1 测试可靠性及评价方法 380
12.1.1 测试可靠性的概念 380
12.1.2 测试准确性及不确定度 380
12.1.3 测试准确性评价方法 383
12.1.4 测试不确定度评价方法 389
12.1.5 可靠性评价案例 392
12.2 NDT/E可靠性评价方法 394
12.2.1 NDT/E可靠性评价的概念 394
12.2.2 NDT/E检出可靠性评价方法 397
12.2.3 NDT/E定量检测可靠性评价方法 406
12.2.4 NDT/E可靠性评价案例 407
12.3 SHM应用模式及可靠性影响因素 410
12.3.1 飞行器SHM应用模式 410
12.3.2 SHM可靠性影响因素 411
12.3.3 SHM可靠性评价的数据来源 413
12.4 SHM可靠性评价方法及案例 414
12.4.1 SHM的可靠性表征指标 414
12.4.2 SHM可靠性评价条件控制要求 414
12.4.3 基于条件控制的双RE的SHM性能评价方法 416
12.4.4 导波SHM评价应用案例 418
12.5 本章小结 429
参考文献 429
注释表 431
缩略词 432