续前：

小量级或早期的连接损伤对结构动态特性的影响主要体现在高频谱段的响应信息上。近年来，基于高频机械阻抗^[7]和基于超声导波^[8]的两大类健康监测方法被提出来并被研究应用于结构连接损伤的监测。

基于高频机械阻抗的健康监测方法的基本原理是：如果结构中存在一些缺陷和损伤，如裂纹、松动等，结构的高频机械阻抗将会发生变化，通过对结构进行扫频测试就可判断结构中缺陷和损伤的有无和程度。一般采用低功率的压电陶瓷片作为驱动和传感元件固定在结构上，利用压电陶瓷的机电耦合特性以及压电陶瓷与结构的相互作用，就可将结构的机电阻抗通过压电陶瓷与结构结合以后的电阻抗反映出来，因此该方法又被称为机电阻抗法（Electro Mechanical Impedance，EMI）。将待测结构在特定频段内（通常>30KHz）的机械阻抗信息与参考结构比较，提取出特征指纹信息，就能确定结构的损伤状况。Liang等^[9]在1994年最早提出了将机电阻抗法应用于结构健康监测的理论依据。之后，很多学者以一些简单结构为对象对机电阻抗法进行了实验或数值研究，证实了该方法应用于结构健康监测的可行性^[10]。而G. Park^[11]和吴斌等^[12]也将该方法进一步拓展应用于螺栓法兰连接管道结构的健康监测中，实验研究了阻抗变化对松动螺栓数目损伤的敏感性，证明该方法在螺栓连接损伤局部监测中有一定的适用性。机电阻抗法充分利用了结构高频阻抗信息，因而对结构小量级的损伤非常敏感。该方法的主要缺点是需要体积较大的阻抗分析设备支持，代价较高，敏感区域小，不容易进行损伤定位；阻抗分析仍属于信号线性分析方法，没有考虑连接固有非线性的特点，在应用于螺栓连接健康监测方面还需要进一步地深入研究和改进。

实践表明，可监测的缺陷尺寸或损伤程度与激励信号的波长密切相关，波长越短，能够敏感的损伤尺寸越小^[13]。一般情况下，工作激励或环境激励很难激起结构的高频谱响应。因此，基于超声导波（Guided Ultrasonic Wave, GUW）的结构健康监测方法被提出。与普通的超声无损检测方法中使用探头进行逐点扫描不同，超声导波方法通过在结构中主动激发出弹性应力波，利用波在结构中传播的特性实现对结构损伤的监测。超声波波长短，对结构的微小损伤非常敏感。导波在结构中传播距离远，只需很少的传感器就可以实现对结构大范围的监测。导波在结构中传播时，遇到不连续面（如损伤或结构边界）会发生反射、散射和能量衰减等现象，通过分析波信号的反射、散射、传递或衰减规律，就能够得到损伤的程度、位置等信息。导波具有频散特性。在理想的导波监测中，如果能激励单一模态、非频散的导波信号，在接收到的回波信号中出现的其它模态就可以被认为是由于缺陷引起的。但在实际应用中，只有在简单激励下的简单几何形状的（如板、梁、杆等）结构中，导波的传播模式才较为简单，易于解释，健康监测效果才好。目前，超声导波方法已在复合材料板、梁结构胶接健康监测中获得成功应用^{[14, 15]}。不过，对于螺栓连接或复杂工程结构而言，结构几何形状复杂、界面众多、界面阻抗不匹配，即使在简单激励下，导波的传播模式耦合和干涉效应也十分显著^{[16, 17]}，基于波传播模式分析的标准超声导波方法往往难于奏效。2005年，Michaels J.E等^[18]提出了基于超声波照射（Bulk Insonification）的健康监测方法，其通过采集结构在超声应力波激励下的“长期”漫射波响应，直接利用结构的波动力响应信息来监测结构损伤。这与标准的超声导波方法有根本不同。结构的“稳态”波响应而不是波传播模式被用作特征提取的原始信息。这种方法结合了超声导波方法和工程波动理论的优势，有可能在复杂结构健康监测中获得革命性应用。