近代机械、冶金、能源、航空航天、运输、建筑等工业部门的各种装备与设施不断向大型、高效与自动化方向发展,单台装备与单项设施所创造的价值或相关效益愈来愈大,于是机器运行或设施工作的可靠性与安全性受到日益增长的关注。机器与工业设施中的零部件、结构以及结构组件的损伤与失效将危及其安全、可靠地工作,甚至酿成人员伤亡的重大事故。因此,机器、装备与建筑设施在运行或工作状态下的健康监测以及结构早期损伤的定量检测就是十分重要的问题,相应的技术日益受到国内外研究者广泛关注。本文研究机械装备运行过程中基于振动响应数据的模态模型与参数辨识、损伤检测与准确定位问题。模态模型描述机械结构的固有动态特性,结构损伤将导致模态参数的变化。因此,监测机械设备运行过程中结构模态参数的变化,可以检测结构损伤的发生与发展。这里,模态参数通过基于仅为振动响应数据的工作模态分析得到,并假设输入(工作激励)为白噪声。但设备的工作激励往往不是高斯分布的白噪声,例如可能是含有某些谐波成分的有色噪声,甚至是频谱成分复杂的特定噪声,从而导致工作模态分析的不确定性。本文研究了当某一阶固有频率与谐波频率接近或远离的情况下,谐波成分对识别的模态参数的影响,以及如何处理谐波模态。本文在工作激励不含有谐波成分的一般情况下,分析与对比了现有的主要工作模态分析方法的特点与问题,研究了采用时域响应数据的结构模态参数辨识方法。为保证参数辨识精度,对参考点的选择进行了实验研究。本文提出了由工作模态分析得到的模态模型实现损伤检测与定位的一种方法。随着工作时间的增长或发生突发事件,机械结构可能发生局部损伤。由于损伤的发生,工作模态分析得到的模态参数将发生变化,根据各个阶段模态参数的变化情况,确定损伤的发生并定位。通过监测损伤结构频率对完好结构相应点的偏移,快速检测结构的损伤。这个过程是自动进行的,从而实现在线自动辨识。研究了频响曲率理论及其损伤识别的原理,提出了频响曲率计算的改进方法,通过此方法和主元分析的结合,实现了损伤区域的确定。在发生损伤的局部位置或子构件上,重新布置较高密度的传感器,以提高其空间分辨率。然后在停机的情况下进行某种方法(例如锤击法)的实验模态分析,或者在运行情况下进行工作模态分析,以获取子结构的模态参数,特别是高分辨率的空间振型数据,以验证损伤的发生。为了实现损伤的准确定位,对振型数据作归一化处理并进行三次样条插值,进一步提高其空间分辨率。然后,对高分辨率的归一化振型数据作二维连续小波变换,从而实现损伤的准确定位。