故障诊断对故障的发展趋势进行定性或者定量的预测，为维护设备的正常运行和合理检修提供正确的技术支持。

机械系统的故障诊断可以从不同的角度进行分类，主要的分类方法有以下几种。

①旋转机械诊断技术。其对象为转子、轴系、叶轮、泵、转风机、离心机、蒸汽透平、燃气透平、电机及汽轮发电机组、电机-齿轮增速、轴流压气机、水轮发电机等。②往复机械诊断技术。其对象为内燃机、压气机、活塞曲柄和连杆机构、柱塞-转盘机等。③工程结构诊断技术。其对象为金属结构、框架、桥梁、容器、建筑物、地桩等。④机械零件诊断技术。其对象为转轴、轴承、齿轮、连接件等。⑤液压系统诊断技术。其对象为液压泵、液压马达、液压缸、液压阀、液压管路、液压系统等。⑥电气设备诊断技术。其对象为发电机、电动机、变压器、开关电器等。⑦生产过程综合诊断技术。其对象为机械加工过程、轧钢生产过程、纺织生产过程、造纸生产过程、铁路运输过程、船舶运输过程、核电生产过程、发电厂生产过程、石化生产过程等。

可分为两种：①振动诊断法。以平衡振动、瞬态振动、机械导纳及模态参数为检测目标，进行特征分析、谱分析和时频域分析，也包括含有相位信息的全息谱诊断法和其他方法。②声学诊断法。以噪声、声阻、超声、声发射为检测目标，进行声级、声强、声场、声谱分析。

以润滑剂或工作介质为分析对象，检测其性能变化和所携带的磨损微粒的有关信息，实现机械系统摩擦学特征的诊断。具体有光谱油料分析、铁谱分析技术、油品性能分析、磁塞检测法和颗粒计数法等。

可分为5种：①温度诊断法。以温度、温差、温度场、热像为检测目标，进行温度变量、温度场、红外热像识别和分析。②强度诊断法。以力、扭矩、应力、应变为检测目标，进行冷热强度变形、结构损伤容限分析与寿命估计。③压力流量诊断法。以压差、流量压力及压力脉动为检测目标，进行气流压力场、油膜压力场、流体喘定流量变化等分析。④表面形貌诊断法。以裂纹、变形、斑点、凹坑、色泽等为检测目标，进行结构强度、应力集中、裂纹破损、气蚀化蚀、摩擦磨损等现象分析。⑤电参数诊断法。以功率、电信号及磁特性为检测目标，进行物体运动、系统物理量状态、机械设备性能分析。

机械系统的故障诊断的具体过程一般分为信号采集、状态监测和故障识别等阶段。

通过各类传感器采集机械在运行过程中的各种信息，把这些信息变为电信号或其他物理量信号，输入信号处理系统中进行处理，以便得到能反映机械系统运行状态的参数，从而实现对机械系统的检测和故障诊断。在采集的信号中，有的信号能反映机械系统产生故障的症状，而有的不能，因此需要分析和处理，提取信号特征、选择特征量等。

机械系统的状态检测是在采集信号及其处理的基础上，根据机械系统运行的性能要求和建立的运行规范，对机械系统的工作状况做出分析和判断，给出机械系统的工作是否正常的描述，同时，还将根据机械系统所处的状态情况，对检测系统提出新的工作要求。

在状态监测阶段，发现机械系统存在异常状态，即存在故障时，进一步根据状态检测获得的能反映系统运行状态的特征参数，或与某故障状态参数进行比较，识别机械系统存在的故障，并诊断故障的性质、程度、产生原因和发生部位，预测机械系统故障的发展趋势。

故障诊断技术自身的发展过程大致可归纳为以下3个阶段。

20世纪80年代初，通过磁带记录仪到现场记录振动信号，然后在实验室中输入快速傅里叶变换分析仪回放，进行频谱分析，只有功率谱幅值谱及波形。少数配置双通道时才能看到轴心轨迹分析，方法单一，基本上只能查幅值、频率。

20世纪80年代末期至90年代中期，通过计算机完成信息采集、信号分析、数据库管理，甚至给出诊断结论。有各种图谱分析方法，更加注重幅值、频率和相位信息的全面、综合利用，还涌现出专家辅助诊断系统。

20世纪90年代末以来，充分利用企业内部局域网和互联网，做到资源共享、节省投资。远程诊断所监测的参数不再局限于振动、轴位移和转速等，进一步扩展到流量、压力和温度等工艺过程量，对设备运行状态的把握更加全面，准确实现了真正意义上的专家远程诊断。

从发展历程角度，故障诊断研究中比较重要的几个历史节点如表所示。

在对设备当前运行状态的监测以及故障原因的诊断方面，状态监测与故障诊断产品无论是在线的，还是离线的，其性能都达到了较为令人满意的水平。然而用户在现场最关心的是设备当前故障的严重程度如何，今后的发展趋势怎样，还能否继续运行下去，还能运行多久等问题，恰恰在对故障程度的评估上以及故障趋势的预报上，各家产品都显得欠缺。

随着大型设备在生产中的普遍应用，故障诊断技术在生产中带来巨大的社会效益和经济效益，有效地保障了工作人员的安全，减轻了故障损失引起的设备维修费用，有着重要的研究意义。具体可归纳为如下几个方面：①预防事故，保证人身和设备的安全。故障诊断技术可及时发现故障，以便采取相应的措施避免、减缓、减少重大事故的发生。为避免恶性事故的发生。②提高经济效益。故障诊断的最终目的是避免故障的发生，通过对设备异常运行状态的分析揭示故障的原因、程度和部位，为设备的在线调理、停机检修提供科学依据，延长设备的运行周期，降低维修费用，获得最佳经济效益。③推动设备维修制度的改革。故障诊断技术促进预知维修制度的发展。传统的维修制度多为预防维修，它是根据生产计划和经验规定在设备运行确定时间后停下进行解体、检查、修理、更换零部件，其明显的缺陷在于过剩维修和失修。预知维修是一种动态维修制度，以状态监测与故障诊断技术为基础、以设备实际状况为依据，根据测知表征设备实际状态的参数，判断是否发生故障以及故障类型、故障程度，推测机器状态的发展趋势，估算出最佳的维修时机，它不仅可以避免类似失修造成的故障，也可以防止过剩维修带来的浪费。④为设备设计的改进提供支持。在发生故障时，故障诊断系统能自动记录下故障过程的完整信息，以便事后进行故障原因分析，充分地了解设备性能，为改进设计、制造与维修水平提供有力证据，避免再次发生同类事故。