Las técnicas ultrasónicas son ampliamente utilizadas para la detección de defectos en estructuras sólidas. Se basan principalmente en estimar la respuesta al impulso del sistema y hacen referencia, en su mayoría, a modelos lineales. Las condiciones de alto estrés de las estructuras pueden revelar aspectos no lineales de su comportamiento causados incluso por pequeños defectos debido al envejecimiento o cargas severas previas: en consecuencia, los modelos adecuados para identificar la existencia de una característica no lineal de entrada-salida del sistema permiten mejorar la sensibilidad del procedimiento de detección, lo que hace posible observar el inicio de grietas y/o defectos inducidos por fatiga destacando las primeras etapas de su formación. Este trabajo parte de un análisis de las características de un índice de daño que ha demostrado ser efectivo para la detección temprana de defectos basados en su comportamiento no lineal: se basa en el modelo Hammerstein del sistema físico no lineal. La disponibilidad de este modelo matemático permite derivar de él una serie de parámetros globales diferentes, todos ellos adecuados para resaltar el inicio de defectos en la estructura examinada, pero cuyas características pueden ser muy diferentes entre sí. En este trabajo, se propone un índice de daño original basado en el mismo modelo Hammerstein. Informamos sobre los resultados de varios experimentos que muestran que nuestro índice de daño propuesto tiene una sensibilidad mucho mayor incluso para pequeños defectos. Además, extensas pruebas realizadas en presencia de diferentes niveles de ruido aditivo muestran que el nuevo estimador propuesto agrega a esta característica de sensibilidad una mejor estabilidad de estimación en presencia de ruido aditivo.