盾构机是现代国内外隧道修建的主要施工机械，其结构复杂，设备众多，它的正常运转是隧道修建的先决条件和重要保障。因此近年来对于盾构机的状态检测和故障诊断研究一直是故障诊断领域的热点问题。根据盾构机各结构部件的特点，重点分析了盾构机变速箱、主电机、液压系统以及主轴承的常见故障及故障机理；深入研究了故障诊断中振动信号的时域、频域、时频域、小波降噪、共振解调等的信号处理方法；提出了针对盾构机各关键部件故障诊断的振动检测方法、油液检测方法、温度检测方法以及压力检测方法，为盾构机测试软件的开发打下坚实的理论基础。从盾构施工条件及实用性、可靠性出发，搭建了虚拟仪器测试系统的硬件部分，并在LabVIEW软件开发平台下开发出了盾构机故障诊断系统的软件部分，其中包括数据采集、数据读取、数据存储、打印报表、时域信号分析、频域信号分析、时频域信号分析等功能，根据盾构机各部件特点，组成振动分析模块、油液分析模块、温度分析模块和压力分析模块并整合成一套完整的测试系统。借助实验室数据和现场实测数据，利用已开发的虚拟仪器测试系统对各项信号进行分析处理，其中包括对主电机的振动信号处理和温度信号处理、变速箱的齿轮故障信号和轴承故障信号处理、液压系统的油液分析和液压泵的振动信号分析、主轴承的振动信号分析和无损检测分析。诊断结果表明：该系统诊断结论正确、性能稳定、可操作性和可扩展性强。