工程结构的安全性日益受到关注，结构健康监测已经成为土木工程的一个重要研究方向。近年来，由于无线监测系统具有小型化、智能化、低成本、安装便捷等优点而成为了结构健康监测中的研究热点。 美国斯坦福大学与密歇根大学联合研制的无线传感节点因具有计算功能强大、能耗低、多任务能力的特点而受到关注。本论文通过实验室实验和现场试验来研究这种无线传感节点的性能。对比了无线监测系统与传统有线采集系统采集的环境振动加速度时程。其次，研究了无线监测系统信号采集的时间同步问题。 本无线传感节点具有在线计算功能，是一种智能的传感器。传感节点本身已具有在线计算测试信号快速傅立叶变换的功能。本论文在此基础之上，采用嵌入技术，在无线传感节点中嵌入了峰值拾取法程序，并进行了实验室和现场试验研究，实现了结构模态参数的实时在线识别。此外，本论文应用了无线监测系统对厦门大学人行天桥和厦门五缘大桥进行了环境振动测试，并运用运行模态分析中的两种先进算法：增强的频域分解法和随机子空间算法得到了厦门大学人行天桥和五缘大桥的模态参数。 损伤诊断是结构健康监测的关键技术。本论文研究了基于ARMA模型与马氏距离的结构损伤诊断方法，提出了一个新的损伤敏感特征向量，并探讨了此算法在结构无线监测系统中的适用性。最后，本论文研究了基于比例柔度矩阵的结构损伤诊断方法。提出了比例柔度矩阵和优化理论相结合的损伤诊断算法。数值模拟的结果表明，这种算法具有较好的损伤诊断能力，可以较准确地诊断出结构损伤的位置和程度。