近年来由于被检测物质的尺度逐渐减小,因此需要一种全新的敏感机理实现更高效、高灵敏度的传感。其中基于模态局部化现象使用模态向量改变量作为灵敏度进行检测时可以在原有基础上提升灵敏度2-3个数量级。但随着对模态局部化现象研究的深入,我们发现基于模态局部化现象的对称耦合结构存在着不能调控能量传递,不能同时使用处于对称位置悬臂梁进行检测等一些限制。因此本文以三自由度耦合悬臂梁阵列为例,提出了使用非对称耦合结构进行质量检测的方案,保证悬臂梁尺寸完全一致的情况下,仅通过改变耦合部分刚度,实现两个耦合因子不同,在不引入初始失谐的状态下改变结构对称性以及控制模态局部化现象发生时的能量流动关系。本文的主要内容包括:建立了三自由度非对称耦合结构的简化物理模型,分析了无扰动状态下不同耦合因子组合对于模态频率与模态向量的影响,并使用多尺度法辅助分析对无扰动状态下的结果加以验证,提出了与非对称耦合结构相关的系数“耦合比”,使用该系数可以在一些方面将两个耦合因子转化为一个参量来简化研究或使不同耦合因子组合间的结果比较更加简单明了。使用摄动法研究了单个质量扰动下,非对称耦合结构在特征值变化灵敏度方面相较于对称耦合结构的提升,分析了不同耦合因子组合对该灵敏度的影响。也研究了耦合因子的大小对于模态向量与能量传递产生的影响,讨论了质量扰动分别在非对称耦合结构一梁与三梁上时能量传递的结果有哪些不同,简要分析了使用三梁进行检测时的灵敏度提升方式,以及使用一梁检测时通过设计耦合因子理论上在一阶模态可以实现将三梁能量定向传递至一梁。同时利用非对称耦合结构的非对称特性,分析了关于二物质检测时的检测范围提升规律,其在工程应用中可以适当拓宽物质检测范围;并利用结构非对称性实现了多物质检测,证明了非对称耦合结构多物质检测时在提升耦合阵列中悬臂梁使用率方面的优越性。使用有限元分析软件设计了数个符合理论模型的物理结构,计算了各结构耦合部分变化对于阵列无扰动状态的影响以判定是否满足于理论计算的需要,分析了一些结构不符合要求的原因,筛选出在一定范围内能够适用于文中理论模型的一类结构,以及这类结构所具有的限制,并提出了补偿方式。最后,搭建了实验系统进行测试,验证了耦合因子对能量传递的影响与二物质检测范围提升机理,验证了三物质检测的有效性并分析了实验现象与理论之间的差异,总结了使用非对称耦合结构进行质量检测时存在的不足。