如今工程结构的规模越来越大、结构也趋于复杂多样,例如航空器、建筑结构、军事设备等对象。安全问题历来都是最受人们关注的热点问题,在面对如何避免因材料老化,在复杂的工作环境中因受到环境影响、疲劳效应、以及其他方面的物理化学影响下发生的灾难性事故,结构健康监测（structural health monitoring,SHM）技术逐渐成为结构损伤监测领域一个重要的研究方向。这些大型结构如房屋、桥梁、大型设备、仪器的使用寿命往往长达几年甚至上百年,如果不能预见因结构损伤带来的突发事故,很可能会造成非常恶劣的影响,对人们的生命财产安全甚至国家安全造成极大的威胁。随着AI、传感器技术与物联网的应用,“可穿戴”的结构健康监测系统即接触式传感系统也得到了进一步的发展,目前应用于建筑结构的健康监测系统（SHM）,普遍存在着监测精度不够高、信噪比较低以及分析结果误差较大等缺点。悬臂梁结构简单,在实验中对各种结构等效后易于研究。对基于固有频率识别的结构健康监测系统,接触式传感器往往会对被测结构产生一定的影响。因此,本文将针对传感材料的选择及制备,数据采集系统的优化,对不同材料及不同损伤结构的悬臂梁进行理论、实验及仿真等方面进行研究。主要研究内容及成果如下:研究工作将根据悬臂梁损伤的特征设计一套基于固有频率识别的结构健康监测系统。一、介绍压电传感器检测物体振动信号的原理。建立单自由度系统、连续系统的振动方程,推导出固有频率识别损伤的理论模型。二、制备了质量轻、韧性好、频率响应范围宽的智能传感元件。通过静电纺丝制备了聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维,并对材料进行了性能分析。探究了不同浓度PVDF与所产生的压电效应的关系。实验表明,静电纺丝工艺能提高含压电效应的β相的比例。经过测试,质量分数为15%的PVDF溶液纺丝而成的压电膜的β相比例较高,在力/电测试中,有200m V/N的灵敏度,并且在循环测试实验中,输出较为稳定,宏观压电特性较好。三、放大悬臂梁振动所产生的微弱电荷信号,输入微处理器进行电荷-电压转换。保证所产生的连续时间信号能转换成离散数字序列,输入PC机进行下一步处理。四、借助PC机平台,再配合必要的智能传感元件、电荷转换电路等硬件电路组成的动态测试分析系统。在计算机上完成Labview软件的开发,能对离散时间序列进行正确的记录、存储导出和加工处理。五、建立了悬臂梁的单自由度等效模型。基于压电传感器和光栅传感器搭建了两种动态测试系统,根据振动理论分析其振动情况,提取悬臂梁损伤的特征参数。六、实测结果得到,对于碳钢和铝板,在120mm的损伤长度下,频移分别达到14和16 Hz。并且频移与损伤长度具有单调关系,可以作为估算测试点中间值的参考。