用于结构健康监测中的传感器优化布置

资 源 简 介

用于结构健康监测中的传感器优化布置

详 情 说 明

在结构健康监测(SHM)系统中，传感器的布置方案直接影响数据质量与损伤识别效果。传统经验式布设易导致关键模态信息遗漏或冗余，而优化布置技术通过数学建模与智能算法，实现以最少传感器覆盖最大有效信息量。

核心优化目标通常包括： 模态保证准则（MAC矩阵最小化），确保模态向量线性独立； Fisher信息矩阵最大化，提升参数估计精度； 能量占比准则，优先捕获高应变能区域。

主流优化方法可分为三类： 数学规划法：如有效独立法（EFI）逐次删除对模态贡献低的测点； 智能算法：遗传算法（GA）通过适应度函数评价布设方案，粒子群优化（PSO）适用于高维空间搜索； 混合策略：结合聚类分析降低变量维度，再用启发式算法求解。

实际应用中需考虑土木结构的特殊性：桥梁需重点关注低阶振型，建筑结构则需兼顾扭转模态。新兴研究方向包括：无线传感器网络的能耗优化布置，以及基于数字孪生的动态布点调整技术。