近年来，随着社会进步和科技发展，机械设备愈加趋向于高性能、高速度、大负荷和复杂化，飞行器、舰船、车辆、发电机组等机械装备在国民经济中起着举足轻重的作用。滚动轴承是装备制造业中最重要、关键的基础零部件，广泛应用于国民经济和国防事业各个领域，直接决定着重大装备和主机产品的性能、质量和可靠性，被誉为“工业的关节”。

但同时，滚动轴承也是旋转机械易损部件之一。统计表明：在旋转机械的故障中，大约30%是由滚动轴承引起的。感应电机的故障中因滚动轴承引起的故障约占电机故障的40%左右，齿轮箱各类故障中的轴承故障率仅次于齿轮而占20%。据有关资料表明，我国现有的机车用滚动轴承，每年约有40%要进行下车检验，而其中的33%左右被更换。研究机车轴承故障检测和诊断，改定期维修为状态维修，有重要的经济效益和实用价值。据统计，对机械设备应用状态监测与故障诊断技术后，事故发生率降低了75%，维修费用减少了25%-50%。滚动轴承的状态监测与故障诊断技术在了解轴承的性能状态和及时发现潜在故障等方面起着至关重要的作用，并且还可以有效提高机械设备的运行管理水平以及维修功能，从而显著地提高经济效益。与机械设备中的其他零件相比，滚动轴承还有一个很大的特点，就是其寿命离散性很大。有的轴承已经大大超过设计寿命却依然完好的工作，而有的轴承远未达到设计寿命就出现各种故障。因此滚动轴承的故障诊断方法一直是机械故障诊断中重点发展的技术之一。

本次研究课题基于轴承振动来进行，并准备为后续特殊轴承性能的研究提供可靠的检测工具，因此选择滚动轴承为测试对象。滚动轴承通常由四部分组成，包括内环、外环、滚动体、保持架。在众多的故障诊断技术中，例如温度检测法、油液检测法、振动分析法、声发射法等方法，基于振动信号的故障诊断是一种非常有效的方法。现代信号处理技术的快速发展使得故障诊断的应用范围越来越广泛、诊断结果越来越准确，大大降低了事故的发生率。在滚动轴承故障诊断技术中，研究振动信号处理理论和方法是故障特征提取和故障诊断分析的基础。然而，在滚动轴承运行过程中，采集信号时难免会受到大量非监测部位振动的干扰，造成有效信息的淹没，这种现象在滚动轴承早期故障阶段时表现得尤为明显。如何有效分离出轴承微弱故障特征，排除其他噪声信号的干扰，实现故障的早期监测和诊断，分析故障类型，判断故障的产生部位，一直是人们急于解决而又未能很好解决的难题。

国外对滚动轴承的检测与诊断开始于20世纪60年代。至今为止，随着科学技术的不断发展。滚动轴承的诊断技术不断向前发展。目前在工业发达国家，滚动轴承状态监测与故障诊断技术已经实用化和商品化。总的来说，滚动轴承状态监测与故障诊断技术的发展可以分为四个阶段。

第一阶段：利用通用的频谱分析仪诊断轴承故障。20世纪60年代，由于快速傅里叶变换（FFT）技术的出现和发展，振动信号的频谱分析技术得到很大发展，各种通用的频谱分析仪纷纷问世。此时，通过比较滚动轴承元件损伤时产生的振动信号特征频率和频谱分析仪实际分析得到的结果来判断滚动轴承是否有故障。但是，如果把传感器拾取的振动信号经过放大器放大后直接进行频谱分析，得到的频谱将受到背景噪声的影响，轴承故障的特征频率不是很明显，在故障较小的时候不容易把故障诊断出来。另外，当时的频谱分析仪都比较昂贵，并且需要比较熟练的技术人员来操作，所以，轴承振动检测与诊断技术远未走向实用。

第二阶段：利用冲击脉冲技术诊断轴承故障。20世纪60年代末，瑞典仪器公司在多年对轴承故障机理研究的基础上，发明了用冲击脉冲计（SPM）的仪器来监测轴承的故障。它实际测试的是轴承表面损失故障引起的冲击脉冲的幅值，根据这一特征来评价轴承的损伤程度。由于这种方法能比较有效地检测到轴承早期损伤类故障，且不需要进行频谱分析，因此一经发明，便被英、美等发达国家所采用，由于SPM是一系列便携式测量仪器，使用非常灵活方便，所以将其更新换代延续至今。

第三阶段：利用共振解调技术诊断轴承故障。1974年，美国波音公司的D.R.Harting发明了一种称作“共振解调分析系统”的专利，这就是我国现在称为“共振解调技术”的雏形。共振解调技术由于放大和分离了故障特征信号，极大地提高了信噪比，所以能比较容易地诊断出故障。由于该技术对诊断滚动轴承早期损伤类故障效果很好，并且可根据包络频谱分析的结果可以精确地诊断出发生故障的元件，所以该技术问世后得到了广泛的应用。与SPM冲击脉冲法相比，共振解调技术比SPM前进了一步，多了一个包络信号的频谱处理环节，使得该方法不仅能诊断出轴承是否故障，还可以判断出故障的轴承元件以及故障的大致严重程度。

第四阶段：开发以微机为中心的滚动轴承工况监测与故障诊断系统。20世纪80年代以后，随着微机技术突飞猛进的发展，此系统的开发引起了国内外很多研究者的重视。美、英、日、俄等工业发达国家相继开发了以微机为主的滚动轴承监测与诊断系统，如美国Bently公司的REBAM系统、俄罗斯VAST公司开发的滚动轴承自动诊断系统DREAM、瑞典的CMU machine analysis HMI轴承监测诊断系统。另外，新西兰的VB3000以及FAG滚动轴承监测系统也是轴承监测与诊断系统领域里的领先产品。

可查据的国内对滚动轴承的工况检测与故障诊断的广泛研究基本上是从20世纪80年代开始的。自1985年以来，由中国设备管理协会设备诊断委员会、中国振动工程学会机械故障诊断分会和中国机械工程学会设备维修分会分别组织的全国性故障诊断学术会议也先后多次召开，极大地推动了我国故障诊断技术的发展。比较集中的是大型旋转机械故障诊断系统。

我国（在轴承故障诊断方面的应用）虽然起步较晚，但经过很多高校、研究所和广大科技人员的努力，在滚动轴承的故障诊断、系统开发等方面也取得了很大进步：如航空航天部608所的唐德尧教授等人于1984年成功开发基于共振解调原理的JK8241齿轮轴承故障分析仪，继而于1990年成功开发专用于铁路火车车轮的轴承故障诊断的JK86411自动试验系统。另外，南京航空航天大学赵淳生院士等人针对轧钢机系统轴承的特殊性相继开发了MDS系统轴承故障诊断系统。