铝合金结构在各类机械装备中广泛使用，结构中一旦出现损伤，若不及时采取措施，可能会导致整个装备损坏。因此，研究结构健康监测中的早期损伤检测技术，对确保结构和装备的使用安全性具有重要意义。基于非线性超声的声场调制法用于检测结构损伤，具有原理简单、灵敏度高的优点。本论文以铝合金结构为研究对象，从声场调制法的物理机理出发，开展面向早期结构损伤检测的声场调制方法研究与实验验证工作。具体研究内容如下：（1）结构损伤声场调制现象物理机理分析。对于固体介质，分析非线性超声波动方程，理论解释声场调制源于损伤的原理；建立损伤变量以及非线性系数以及超声响应特征之间的内在联系。（2）声场调制信号的信号处理方法研究。针对声场调制信号的调制特性，对经验模式分解（EMD）及聚类经验模态分解（EEMD）算法的适用性进行了分析；并结合经验AM-FM（Amplitude and Frequency Modulation）解调算法，提出基于上述算法及EEMD的信号处理方法。（3）铝合金结构损伤模拟实验。以工程应用为背景，构建了基于表面粘贴式压电陶瓷片实验测量系统；分别针对板状结构和管状结构，开展了结构裂纹损伤模拟，并测量得到了正常和损伤两种状态下的声场调制信号。（4）声场调制信号处理与早期损伤检测方法验证。应用裂纹损伤模拟实验信号验证了声场调制法对铝合金结构损伤检测的有效性；并且基于提出的声场调制信号处理算法，对声场调制信号的耦合特性进行了分析。研究结果表明，结构中出现裂纹后，两个波动场之间既存在幅值调制也存在频率调制；声场调制法能实现板状结构疲劳裂纹和管状结构裂纹的有效检测。