结构健康监测与智能传感=Stuctural Health Monitoring and Smart Smart Sensing...

本书全面地介绍了结构健康监测与智能传感领域的最新研究成果；系统、详细地讲述了结构健康监测与智能传感相关问题的求解方法和基本理论。全书共分为16章，主要内容包括结构健康监测概述、结构健康监测系统、基于机器视觉的结构健康监测技术、智能压电传感原理与方法、电阻式传感原理与方法、柔性薄膜传感原理与方法、光纤传感原理与方法、声发射无损检测技术、电磁无损探测技术、监测大数据预处理、监测数据统计分析、结构健康监测中的机器学习算法、结构模态参数识别、结构有限元模型修正、结构损伤识别、桥梁结构状态评估和预警等。本书在讲述过程中还辅以相关的算例，便于学习和理解。

本教材可作为普通高等院校智能建造及相关本科或研究生专业方向的课程教材，也可供土木工程、水利工程、交通工程和工程管理等相关专业的科研与工程技术人员参考。

1 结构健康监测概述

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 1.1 结构健康监测的背景

 1.2 结构健康监测的定义与沿革

 1.3 结构健康监测的研究内容

 1.4 当前技术瓶颈及未来发展趋势

 本章小结

 思考与练习题

2 结构健康监测系统

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 2.1 结构健康监测系统设计

 2.2 结构健康监测系统实施

 2.3 传感器选型

 2.4 结构健康监测系统典型案例

 本章小结

 思考与练习题

3 基于机器视觉的结构健康监测技术

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 3.1 机器视觉测量系统

 3.2 视觉测量基本原理

 3.3 基于机器视觉的结构动态位移测量

 3.4 动态车辆荷载检测

 本章小结

 思考与练习题

4 智能压电传感原理与方法

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 4.1 压电效应与压电方程

 4.2 压电材料

 4.3 压电元件的等效电路与测量电路

 4.4 压电式传感器

 4.5 基于压电智能材料的结构健康监测方法

 本章小结

 思考与练习题

5 电阻式传感原理与方法

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 5.1 电阻应变传感器

 5.2 半导体压阻传感器

 5.3 新型柔性压阻传感器

 本章小结

 思考与练习题

6 柔性薄膜传感原理与方法

 知识图谱

 本章要点

 学习要求

 6.1 天线传感器

 6.2 薄膜电容传感器

 6.3 生物传感器

 本章小结

 思考与练习题

7 光纤传感原理与方法

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 7.1 光纤传感技术

 7.2 光纤光栅传感器

 7.3 光纤布拉格光栅传感器的应用

 7.4 分布式光纤传感器（DOFS）

 7.5 分布式光纤传感器（DOFS）的应用

 本章小结

 思考与练习题

8 声发射无损检测技术

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 8.1 声发射概述

 8.2 声发射基本原理

 8.3 声发射检测系统

 8.4 声发射信号分析

 8.5 声发射技术的应用

 本章小结

 思考与练习题

9 电磁无损探测技术

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 9.1 电磁探测技术概述

 9.2 电磁探测基本原理

 9.3 涡流检测

 9.4 磁粉检测

 9.5 漏磁检测

 9.6 电磁探测技术的应用

 本章小结

 思考与练习题

10 监测大数据预处理

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 10.1 数据噪声预处理

 10.2 数据异常值诊断

 10.3 缺失数据恢复

 本章小结

 思考与练习题

11 监测数据统计分析

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 11.1 基本统计分析

 11.2 概率密度函数估计

 11.3 极值分析

 11.4 相关性分析

 11.5 回归分析

 本章小结

 思考与练习题

12 结构健康监测中的机器学习算法

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 12.1 聚类方法

 12.2 树模型

 12.3 支持向量机

 12.4 神经网络

 12.5 深度学习

 本章小结

 思考与练习题

13 结构模态参数识别

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 13.1 模态理论基础

 13.2 单自由度系统频响分析

 13.3 多自由度系统频响分析

 13.4 模态参数识别方法

 本章小结

 思考与练习题

14 结构有限元模型修正

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 14.1 有限元模型修正基础理论

 14.2 有限元模型修正方法

 14.3 基于频域灵敏度分析的有限元模型修正

 14.4 基于时域动力响应灵敏度的有限元模型修正

 本章小结

 思考与练习题

15 结构损伤识别

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 15.1 损伤识别方法分类

 15.2 基于有限元模型修正的损伤识别

 15.3 基于统计时间序列的损伤识别方法

 15.4 基于智能优化算法的损伤识别

 本章小结

 思考与练习题

16 桥梁结构状态评估和预警

 知识图谱

 本章要点

 学习目标

 16.1 桥梁结构状态评估基本概念

 16.2 层次分析法

 16.3 模糊层次分析法

 16.4 可靠度评估法

 本章小结

 思考与练习题

参考文献

翁顺，华中科技大学教授、博士生导师，国家优秀青年科学基金获得者、湖北省杰出青年科学基金获得者。长期从事土木结构健康监测、智能传感与诊断评估研究。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、湖北省创新研发计划等项目。发表论文100余篇，撰写专著3部，参编国家、行业标准6部。获国家技术发明二等奖、湖北省科技进步一等奖、中国交通运输协会科技进步一等奖、国际Stan Shaw Award等。担任期刊The Monitor副主编，《IJLPE》《SS》《振动工程学报》等编委。兼任中国振动工程学会结构抗振控制与健康监测专业委员会副秘书长，以及中国公路学会、中国土木工程学会等委员。

朱宏平，二级教授、博士生导师，院长；长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、享受国务院政府特殊津贴。主要从事土木结构振动分析与隔震控制、损伤检测与健康评估等方面的研究工作。提出了大型土木结构“健康精准体检”新思路，研制了高精高效、适应恶劣环境的大型土木结构健康精准体检装备与系统。先后获2018年国家技术发明二等奖（排名第一），2014年国家科技进步二等奖（排名第二），1项湖北省自然科学一等奖（排名第一），3项湖北省科技进步一等奖（排名第一）。担任中国建筑学会数字建造学术委员会主任、土木工程与管理学报常务副主编等。授权发明专利13项，出版著作2部，发表SCI论文17O篇。

高飞，华中科技大学教授、博士生导师。主要研究方向为钢结构与组合结构、结构安全诊断与健康监测等。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、湖北省创新研发计划等项目。发表论文60余篇，研究成果得到众多国内外学者的引用和正面评价。获湖北省自然科学一等奖、技术发明一等奖、科技进步一等奖各1项。担任中国建筑学会抗震防灾分会结构抗火专业委员会委员、武汉土木建筑学会建筑结构专业委员会委员等。