本发明属于隧道衬砌或混凝土检测技术领域，公开了一种隧道衬砌结构缺陷的检测方法、系统、装置、应用。该方法在待测隧道衬砌结构上依次等间距排布数个检测区域，将弹性薄片粘合在各个检测区域上；通过激光多普勒测振仪，改变激光方向、移动激光多普勒测振仪，依次将激光打在弹性薄片上检测隧道衬砌结构并收集振动时域信号；通过对振动时域信号的频谱分析获取隧道衬砌结构的频谱特征；基于损伤力学和振动力学建立频谱振动损伤指标，最终实现对隧道衬砌结构缺陷的快速量化检测。本发明薄片的使用可以使激光更好的聚焦，达到更好的聚焦效果。实用性高，适用情况多，适用于复杂混凝土结构和隧道衬砌结构的贴合情况。