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随着航空科学技术的迅猛发展,飞机的安全性和经济性问题日益突出。航空结构健康监测技术被视为保障新材料大量应用、提高飞机安全性、降低飞机维护费用的关键技术,受到了广泛研究。本文重点研究了一种基于压电传感器阵列和Lamb波的空间-波数滤波器成像方法,实现了航空结构的损伤/冲击主被动监测,为航空结构健康监测提供了一种新的技术手段。本文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)针对空间-波数滤波器损伤成像方法存在的近场和角度监测盲区问题,提出了基于近场优化和十字阵的成像方法,实现了全方位损伤成像。并根据十字阵的角度盲区优化思想,提出了基于损伤角度叠加融合的全方位无波速成像方法,在解决近场和角度盲区的同时,实现了不依赖于Lamb波波速的成像。在航空玻璃纤维环氧树脂复合材料层合板中对两种方法进行了实验验证。(2)针对空间-波数滤波器损伤成像方法依赖于Lamb波波数的问题,研究了一种空间-波数滤波器的波数搜索匹配构建方法,提出了基于十字阵和波数搜索匹配空间-波数滤波器相结合的损伤成像方法,实现了不依赖于Lamb波波数的全方位损伤成像。在航空铝板和碳纤维复合材料层合板中分别对波数搜索匹配空间-波数滤波器和损伤成像方法进行了实验研究,研究结果表明该方法可以在无法准确获取Lamb波波数的情况下实现全方位损伤成像,并且受阵元位置误差的影响较小。(3)针对空间-波数滤波器损伤成像方法难以对结构冲击进行成像的问题,研究了冲击窄带信号的提取方法和冲击距离估计方法,提出了基于十字阵和波数搜索匹配空间-波数滤波器相结合的冲击成像方法,将空间-波数滤波器成像方法推广到了结构的冲击监测中,并在碳纤维复合材料层合板中进行了实验研究,研究结果表明该方法可以在无法准确获取Lamb波波数的情况下实现冲击成像,并且不存在角度盲区。(4)在真实航空油箱结构的变厚度复合材料面板中对本文研究的空间-波数滤波器成像方法进行了实验验证,结果显示该方法的角度判别误差不大于2°,损伤定位误差不大于2 cm,冲击定位误差不大于3.2 cm。