说，结构健康监测系统有潜力提供条件，不仅对于毁坏的发现还有结构的定位。
在除去个别构件以外评估结构被称为无损评价方法(NDE)或无损检验。NDE技术包括那些涉及声学 ，染料渗透，涡流，发射光谱，光纤传感器，光纤范围，硬度测试，同位素，泄漏检测，光学，磁粒，磁扰动，X射线，噪声测量，模式识别，脉冲回波,摄影和视觉检查等。这些技术大部分已被成功用于检测某些位置元素，裂缝或焊接缺陷，腐蚀/侵蚀等。联邦公路管理局（美国）曾赞助一个巨大就公路桥梁的无损害评价技术的研究和发展的项目。这两个方案的主要目标之一是发展新工具和新技术以解决具体问题。另一种是制定了在桥梁管理支持和桥梁技术状况的定量评估，以及如何更好的将定量条件下的信息合并到桥梁管理系统中去。他们希望开发技术，以快速，高效，并定量测量全球桥梁参数，如桥梁灵活性和承载能力。显然，多种无损检测技术的结合可用于协助评估系统的状况。他们对于获取桥梁评估的数据是非常重要的，但是NDE的具体细节超出了本书的范围。
健康监测技术可分为全局的和局部的。全局的试图同时评估整个结构的条件，而局部的方法侧重于具体的构件无损检测工具。显然，两种方法是相辅相成的。所以这些可获得的信息可被专家整合和分析，以评估损失或结构安全状态。
结构健康监测的研究可分为以下四个层次：（一）检测损害的存在，（二）检测位置损伤，（三）估计损害程度（四）预测剩余寿命。(三)的任务需要细微的结构模型,分析计算,当地的体格检查,和传统无损探伤技术。（四）需要当地水平上的材料组成信息、材料老化研究、损伤力学和高性能计算。用改进后的仪器仪表和复杂结构的动力学理解，健康监测和工程结构的损伤评估在过去20年里已成为更切合系统检查和评估结构的方式。
根据目前调查大部分结构健康监控方法聚焦在使用动态反应来检测和定位的危害，因为它们是可提供大型结构系统快速检查的全球性的方法。这些以动力学为基础的方法可分为四组：①空间域的方法，②模态域方法，③时域方法，④频域方法。空间域方法利用质量阻尼和刚度矩阵的改变以检测和定位损害。模态域方法利用自然频率的变化，模态阻尼比的改变和模态振型的改变以查明是否有损伤。在频域法，模态量，如自然频率，阻尼比，和模型形状进行辨识。反向动态系统的频谱分析和广义频率响应函数由非线性回归滑动平均(尘垢NARMA)模型中评估应用于非线性系统辨识。在时间域的方法,系统参数从观测数据样本中决定。如果在外部加载条件下结构系统随时间改变，那么从时间域的方法识别系统的动态性变化的时间是非常有必要的。此外,可以采用模态独立法或模态参考法在四个领域中的任意一个用动态反应进行损伤检测。方法文献表明模态独立法能探测到危害存在与否,无需太多的计算,但是他们并没有准确到定位损伤。另一
方面,模态参考法通常能更准确的定位危害并要求比模态独立法更少的伤害，但是他们需要适当的结构模式和重大的计算方面所做的努力。虽然时域方法采用原来的用传统的振动测量设备所测量得出的时域测量数据，他们要求有一定的结构信息和巨大的计算，以及对大小写敏感性的。此外,使用频率和模态域转化后的数据,这些数据由于转化包含错误和噪声。此外,建模和质量矩阵和刚度矩阵的更新在空间域方法上存在问题并且很难达到准确。两种方法结合在一起来检测和评估结构性破坏有很大的趋势。譬如说,有些研究人员结合数静态数据和模态测试来评估损失。这种结合可以舍去每种方法的缺点,互相制约。它适合复杂的损伤检测。
结构健康监测也是航天工程研究活跃的领域，但在航天工程，机械工程，土木工程实践中还有显着差异。例如，由于桥梁，和大多数国内工程建筑一样，规模大，并有相当低的固有频率和振动水平在，桥梁结构的动力反应受到非结构构件严重影响，并且在这些组件中的变化可以很容易与结构破坏混淆。此外，在钢筋混凝土桥梁模型的不确定性水平比单束或空间桁架更大。所有这些使桥梁等复杂结构损伤评估的桥梁工程师仍然具有挑战性的任务。研究和结构健康监测和损伤评估实施最近的例子由以下几个部分所总结。
2实验室和现场测试研究
一般来说,有两种桥试验方法、静态测试、动态测试。动态测试包括环境振动测试和受迫振动测试。在环境振动测试,输入激励不低于控制。负载可能是微震、风、海浪、车辆和行人或其他加载。该方法的日益普及的原因可能是由于当桥在负载条件下测量振动反应的便利性，还有就是日益增长的粗野数据采集与存储系统的可靠性。既然输入是未知的,也要有一定的假设。受迫震动测试包括已知频率下的已知受迫水平的激励输入的应用。激振力方式包括电液振动器,锤子、车辆冲击力等。在实验室的静态测试可能由执行机构和通过标准的汽车的现场测试进行。
我们能区分出,①在实验室的模型主要是梁、柱、桁架和/或框架结构,以及位置和预先被检测到的模型的严重程度;②测试已经表明许多损伤结构的性能;③现场测试和真正的桥梁损伤评估的模型要比实验室的模型更复杂;④损伤指标和损害类型,位置和程度上之间的相关性仍将得到改善。
3分析发展
桥梁损伤诊断与健康监测都具有两个方面的桥梁基本标准，即身体状况和结构功能。在力学或动力学方面，这些基本条件可以被视为数学模型，如响应模型，模态模型和物理模型。桥梁损伤诊断和健康监控系统可直接利用数学模型来评估
状态，而不是直接采取措施评估桥梁状态。损伤诊断与健康监测近几年成为了研究的活跃领域。例如，大量这些主题的论文出现在了每年的国际模态分析会议（IMAC）诉讼中，国际研讨会关于结构健康监控中的诉讼（在斯坦福大学每二年一次）中，在欧洲会议关于智能材料和结构，预先使用高级信号处理程序评估结构损伤的诉讼中，在世界地震工程会议中，并在研究结构控制程序的国际研讨会中。有几篇文章值得被借鉴，例如Housner等编著（1997年）提供了对国家工程控制和结构健康监测方面广泛的总结[1]。Salawu（1997）讨论并审查了在利用震动监控的结构评估程序中将固有频率作为诊断参数。 Doebling，法拉等编著中（1998）提出了通过动力学方面的改变来回顾损伤检测方法。Zou Tong和Steven（2000）总结了复合材料结构振动的损伤与健康监测的方法，尤其是在分层建模技术和分层检测。
4 传感器和最佳位置
所面临的结构健康监测的一个问题是，在外部激励下的结构的实际应力和应变了解甚少。例如，标准的地震是在结构层的真是压力和应变所导致的。需要有一个特殊传感器，以确定结构成员的实际表现。结构健康监测需要集成传感器的功能来衡量外部环境条件，信号处理功用于获取，处理，并结合多传感器和多种测量信息。各个传感器和传感器系统的仪器要求能够提供多元化的信息。
FuandMoosa（2000）提出推进交叉概率诊断方法为结构健康监测做出决策。这是在实验室分别用相干激光雷达系统和CCD高清晰度摄像机所做的实验。结果表明，该方法具有现场应用前景。另一项新的想法人工神经网络技术被用来放置传感器。例如，Worden和Burrows（2001）利用了神经网络和组合优化方法来查找故障并进行分类。
静态和动态数据来自各种被安装的用于实测结构的传感器。这些数据将被处理,并且可用的信息将被提取出来。所以的传感器灵敏度、准确度、和地点等方面对损失的识别是非常重要的。得到信息越多,进行损伤识别越容易,但价格应该考虑。这就是为什么这个传感器是最优或接近最优的。总之,理论和验证优化传感器位置将仍继续发展。
5健康监测实施范例
为了使这一技术及早进行，成为维护和土木结构安全的运作体系，发展新的分析最终由监控系统中所获得的数据所证实是极为重要的，该系统已经土木结构中实施，例如桥梁。
穆夫提（2001）总结了加拿大桥梁结构健康监测技术的应用，包括纤维聚合物传感器，远程监控，智能处理，在桥梁工程中的实际应用和技术的利用。进一
步的研究和应用仍在进行.Fujino和Abe（2001）介绍了东京大学的桥梁与结构实验中的SHM系统的研究和发展。他们基于LDV方法和大跨度悬索桥的应用还提出了环境振动。
所测数据的提取是非常辛苦的工作，因为由于损害形式改变，正常使用，在边界条件的变化，或连接的接头释放单独的变化使得它是很难在振动信号间区分变化。
新桥梁为发展完整的结构监控系统去检测桥梁和评估状态提供了机会。现有的桥梁为申请结构健康监测最先进技术以确定结构元素,连接和体系,制定了推算率模型及预测土壤退化,现有和未来的能力结构的零部件和系统提出了挑战。先进的健康监测系统可能会导致更好的了解结构的行为和显着的改善设计,以及降低了结构的检验要求。巨大的利益由于SHM的引入被人们普遍接受的，例如企业的所有者、管理者、桥梁工程师,等等?
6研究和发展的需要
大多数损伤检测理论与实践,特制定基于以下假设:失败或恶化主要影响系统的刚度，影响模态特征结构的动态响应。这是在实践中真的很少,因为①传统模态参数(固有频率、阻尼比和振型等)都没有足够的灵敏度,以识别和定位的伤害。估算方法通常假定结构是线性比例阻尼系统。②多数目前使用的破坏指标取决于损伤的严重程度,这是不切实际的。大多数土木工程结构,如公路桥梁,有冗余设计和低固有频率的大尺寸。任何损伤指标应考虑这些因素。③建模技术使用于当前桥梁损伤检测。单一光束模型不能模拟真正桥的真实的行为。相似的法律进行动态仿真和测试应被考虑。④许多方法通常用无损坏的结构模型参数作为基线与损害信息相比。这将会导致需要的是为复杂结构的一个大的数据存储容量。但是在实践中,有大部分现有结构的模态响应基线不可获得。只有一个发达的方法(StubbsandKim(1996年)),它试图不使用基线量化损坏，可能是解决这一困难的方法。有大量的研究工作要朝这个方向前进。⑤很少方法有能力分辨桥梁结构损坏的类型。为建立各种损伤模式及其变化的振动信号之间的关系不是一件简单的工作。
健康监测需要明确的性能标准,提出了一套相应的状态指标和全局和局部损伤和恶化,这应该帮助诊断出状态指标的变化情况。利用单损伤指标期待损坏可被检出或跟踪是难以令人信服。我们注意到与高度局部材料性质或情况的恶化相关联的许多额外的局部破坏指标可能表明恶化的易感性，例如钢筋混凝土周围腐蚀性环境的存在,也应该是融入健康监测系统。
在学术界,或者工业界,和管理部门对全球健康监测在土木工程结构有一个相当大的研究和开发工作。几个商业结构监测系统目前存在的,但商业化的技术
需要进一步发展。我们必须认识到,损伤检测,健康监测通过振动信号分析对于桥梁结构是一项非常艰巨的任务。它包含一些必要的步骤,包括在结构物理条件变化下定义指标、动态测试以提取参数,定义了损害类型的和剩余产能或生活相关联的结构参数,界定老化。不幸的是,到目前为止,没有人完成了以上步骤。在未来还有很多工作要做。