随着人们对结构安全性重视程度的提高以及各种检测、监测相关技术的发展,结构健康监测技术已经成为土木工程结构安全与防灾减灾研究的重要方向。而虚拟仪器测试系统由于其界面友好、成本低廉、操作简单、维护方便、开发周期短等特点而成为近年来结构健康监测中的研究热点。同时,鉴于目前结构损伤检测方法的不足和课题来源中提高管线结构运行安全的重要性,需要研究更安全、高效和经济的结构损伤检测方法。本文在虚拟仪器技术及计算机等设备基础上,进行了结构健康监测的数据采集与损伤识别研究,并开发了一种基于虚拟仪器的通用数据采集系统,主要研究工作如下:首先,介绍了结构健康监测的作用、意义和内容,分析了包括海底管线在内的重大工程结构健康监测技术的发展现状,简要介绍了虚拟仪器的相关知识,并且提出了本文的主要研究内容和目标。其次,采用虚拟仪器技术,研究结构健康监测系统总体方案设计,并按照监测功能、要求将其分为三个紧密联系又互相独立的部分:传感器系统、数据采集与预处理、结构损伤识别与安全评价,共同完成数据采集、测量与损伤识别的任务。随后详细介绍系统软硬件结构和功能实现,包括选择NI的PXI体系数据采集卡及其软件平台LabVIEW作为结构健康监测数据采集系统的开发工具。同时,给出了系统的程序设计和用户界面实现。再次,发展了环境振动条件下基于小波包分解与信号平均功率的结构健康监测的损伤识别算法,并详细给出该算法及其损伤敏感特征的原理和推导过程,同时研究验证该方法的有效性。为实现数据采集系统的损伤识别功能提供了理论支持。最后,将系统用于实验室超高层结构模型试验及安全评价的数据采集,基本实现结构振动响应的自动化采集、处理和显示等功能,并能有效识别结构失效前的严重及轻微局部损伤。结果表明,本文系统的功能和可靠性基本达到设计要求,满足实际应用需要。