结构健康监测是揭示结构服役行为、识别与诊断结构损伤及健康状态、评估与预测结构安全水平的有效手段,是土木工程领域的前沿研究方向。大量研究和实践表明,结构健康监测能有效把握结构的整体服役状态,但难以识别结构局部损伤;而结构检测技术可以较好获取结构局部损伤信息。因此,将结构检测技术与结构健康监测系统集成,可以全面地评估结构的健康与安全状态,是结构健康监测领域的重要发展趋势。本文研究结构局部损伤的声发射检测、超声层析成像、导波检测和相控阵检测技术与识别方法,具有重要的理论意义和实用价值。主要研究内容如下:首先,研究玄武岩纤维板和碳纤维-钢绞线损伤检测的声发射技术与识别方法,通过对声发射信号时频特性、幅值和能量等特征进行分析,揭示了两类典型构件损伤模式和演化规律。其次,考虑声发射检测技术无法检测已损伤结构,利用结构损伤空间分布稀疏性特征,研究基于压缩采样的超声计算层析成像(Computed tomography,简称CT)损伤检测技术与识别算法,并通过试验与数值模拟,验证识别算法的有效性;进一步研究基于压缩采样与超声导波的结构损伤检测与识别方法,提出基于字典矩阵的结构损伤定位算法和基于欧拉-伯努利梁理论的结构损伤程度识别方法。最后,在普通超声相控阵损伤检测应用的基础上,研究了Lamb波和SH波相控阵检测理论,并设计和构建了相应的相控阵检测系统。采用不同时间延迟激励信号,激发相控阵单元产生各向异性Lamb波或SH波的波束,实现板状结构损伤检测;采用运行于图形处理器GPU上的LISA(Local Interaction Simulation Approach)数值模拟方法对该检测系统在板中产生的波场进行精确描述,并结合LDV(Laser Doppler vibrometer)激光测振仪和研制的相控阵系统实现了对结构损伤位置和尺寸的有效识别和重构方法。