传感器的优化布置是构建结构健康监测系统时所要面临的首要问题。反馈到健康监测系统的结构状态信息是否能真实地反映结构的特性,很大程度上取决于前期的传感器布设位置。因此好的传感器布置方案是健康监测系统成功的重要一环。本文将基于传统的有效独立法,针对有效独立法中存在的一些问题进行深入地探讨和研究。并提出一种新的基于模型新息的传感器优化方法(Remodeling Innovation Method,简称RIM)。主要的研究工作如下:(1)深入分析了有效独立法中隐含的正交性。在回顾有效独立法QR快速算法的基础上,详细阐明了有效独立法在每次迭代计算中所隐含的正交性,介绍在每次迭代计算中对模态重新正交化的概念。同时,通过对有效独立法理论的深入分析,发现在有效独立法中,每次迭代计算后的特征值贡献矩阵剩余行元素的加和是一个不变的常数。分析此现象并对特征值贡献矩阵进行变换,对比得到了每次迭代计算中模态重新正交化的物理意义。即相当于对模态矩阵右乘了一个不规则的加权矩阵,并且此加权矩阵就是特征值矩阵的逆矩阵。(2)在分析有效独立法中隐含的正交性的基础上,对有效独立法中存在的两个问题进行了探讨。其一,Kammer提出将最大化Fisher信息阵的迹,作为Fisher信息阵最大化的标准。然而删除有效独立系数中最小元素并不能保证Fisher信息阵的迹最大化。其二,有效独立法在进行迭代计算时,仅对模态矩阵中有效独立系数最小的行做简单的删除处理,而没有考虑到结构自由度删除前后,结构质量分布的改变对模态的影响。(3)针对有效独立法在计算时仅对原有模态进行简单删除行的处理,而没有考虑到结构质量分布改变影响的弊端,本文提出了一种基于模型新息的传感器优化布置算法。该方法充分考虑了结构质量分布对模态中各元素比例的影响。同时解决了传统迭代计算中模态缩减后,导致原有模态不再关于新的模态质量正交化的问题。并通过数值算例进行验证。分别用基于模型新息的方法和有效独立法进行传感器的优化布置,并通过评价准则对两种方法的布置结果进行评价。结果表明,基于模型新息的方法得到的布置结果优于有效独立法。(4)以余杭瓶窑镇南山大桥工程为例,对南山大桥主桥进行ANSYS建模。分别用模型新息法和有效独立法对主桥段57个节点进行传感器优化布置,并对比分析两方法所得到的布置方案的优劣。