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旋转机械在各行各业中应用十分广泛，其中许多设备都是生产流程上的关键机械设备，是企业进行设备状态监测的主要对象。加强这类设备的监测诊断，为确保设备完全高效运转，增加产量，提高产品质量，改善企业的经济效益都具有重要意义，而传统的设备振动监测系统，一般由传感器、信号处理电路、检测结果显示、控制面板这几个部分组成，是一台独立的测试诊断装置，其功能主要是信号的采集与控制、分析与处理和结果的表达与输出。这些功能由仪器厂家给定，都是通过硬件电路和固件程序来实现，构成一般是固定的。正是因为它的功能是以硬件的形式存在的，从而决定了传统故障诊断系统只能由仪器厂家来定义、制造和维修，而用户无法随意改变其结构和功能，灵活性差。另外，传统故障诊断系统的开发和维护费用高，开发周期和技术更新周期长，传统故障诊断系统很难与其它仪器设备的连接使用，一般都是独立使用、手动操作，对于复杂、多参数测试的场合，使用起来就很不方便，其局限性非常明显。同时，旋转机械设备在运行过程中产生的振动信号中蕴藏了大量的信息，能够帮助人们正确判断各类旋转机械在运行过程中的状态。基于上述情况，开发并设计实现了基于振动分析的旋转机械状态监测系统，这种状态监测系统从某种意义上说也是一种虚拟仪器。由计算机、应用软件和仪器硬件三部分组成，通过软件将计算机硬件和仪器的硬件有机融合为一体，把计算机强大的数据处理分析能力和仪器硬件测量、控制能力结合在一起，通过应用软件实现对数据的处理、显示、存储和波形分析。
系统设计思想：采用振动传感器采集旋转机械设备运行过程中所产生的振动信号，经过硬件电路的滤波放大、A/D转换，再通过USB接口把数据上传到计算机中进行处理；上位机可以对数据采集器进行采样率、通道选择等相应的参数设置；通过应用软件实现信号分析处理和画出相关的分析波形图；然后，通过相关的波形的分析和频谱分析判断机械设备的健康状况。
本文的主要内容包括：
首先，对旋转机械的常见故障的原因、振动特点以及振动诊断方法进行了深入的讨论，介绍了振动信号的时域和频域分析处理方法，提出系统设计思想。
其次，分析了旋转机械状态监测系统的硬件设计。系统硬件采用了主/从单片协同工作设计思想，主单片机控制整个硬件系统，从单片机控制数据采集，这样设计的目的是为了提高数据采集的速度和精度。详细介绍了硬件系统中的滤波电路设计、放大电路设计、ADC单元设计、控制单元设计和USB接口单元设计。
再次，介绍了系统固件程序设计和应用程序功能模块。系统固件程序包括单片机控制程序、中断程序和USB通信程序等；系统功能模块包括：时域图、频谱图、3D瀑布图、细化谱分析、倒谱分析、自相关分析和波特图。
最后，对旋转监测系统进行了测试，通过相关测试表明，系统的设计是成功的，系统可以对各种大型旋转机械设备进行振动信号监测，能及时发现各种机械设备故障问题，具有响应速度快、成本低、可靠性高、性能稳定等优点。