目前,航空领域内的结构健康监测技术得到了快速发展与应用。航空结构健康监测系统的应用对于提高和增强飞机结构使用安全性,降低航空结构维护成本具有重要意义。结构健康监测技术的成熟应用也将给未来的飞机设计思想带来巨大变革。结构健康监测系统的损伤检测概率是衡量系统监测水平及系统可靠性的重要指标。同时,对航空结构中损伤的扩展进行实时监测,对于促进结构健康监测系统的实际应用具有重要意义。本文主要对结构健康监测系统损伤检测概率和复合材料损伤扩展监测两个方面进行了研究。首先,提出了一种基于Lamb波和信号响应分析模型的结构损伤检测概率POD曲线测定方法,提取Lamb波信号的波包能量与信号相关系数作为信号特征,采用信号响应分析模型来得到损伤检测概率POD曲线,分别针对飞机结构连接件接头耳片中的疲劳裂纹和复合材料平板结构分层损伤进行了损伤检测概率曲线测定实验。其次,基于的损伤存在概率成像算法,对复合材料结构内的模拟分层损伤进行了损伤扩展监测实验研究,提取损伤发生前后Lamb波信号的相关系数来建立损伤指标,基于计算出的损伤指标,通过损伤存在概率成像算法对结构中的损伤进行成像,以直观的形式识别损伤的位置,并在此基础上实现复合材料损伤扩展监测。最后,基于本文所提方法和虚拟仪器技术,运用Lab VIEW软件和相关硬件设备,针对结构损伤检测概率POD曲线测定实验和复合材料损伤扩展监测实验,分别设计并开发了一套两模块的基本功能完整的结构健康监测系统,并通过实验验证了该系统的可行性与有效性。