随着现代化机械设备的不断改进,机械运行效率越来越高,对状态监测和故障诊断系统的要求也越来越高。轴心轨迹包含了丰富的故障信息,是一种诊断旋转机械故障的有力工具。传统的轴心轨迹识别基本上是依靠人的主观判断,影响了整个诊断系统的效率和自动化程度,并且只对轴系故障进行初步识别,不能实现对故障细节的描述,因此,研究轴心轨迹的特征提取和自动识别是十分必要的。虚拟仪器是计算机技术、测量技术和通信技术相结合的产物,是使用计算机软件算法来实现传统仪器仪表的功能。论文介绍了虚拟仪器的发展过程和现状,以及其工作原理,并与传统仪器进行了综合比较。论文介绍了转子振动的基本特性,正常情况下轴心轨迹的形状和在故障状态下轴心轨迹特征和旋转机械故障之间的对应关系。介绍了常用的轴心轨迹分析的信号处理方法,包括转子两路振动信号的自相关分析、频谱分析和特征值计算。论文对谐波小波提纯轴心轨迹进行了应用研究,提纯结果相当良好,可以用在本仪器中帮助我们抽取各个频率段的信号。论文提出了一种用来表示轴心轨迹的方向变化特征,该特征利用了直观的图像特征,使得识别的结果更加明晰,而且特征提取方法简单快捷,为轴心轨迹的分类识别提供了一种新思路。论文针对同种类型不同变形程度的轴心轨迹,提出了衡量轴心轨迹变形量大小的特征,通过它们可以知道各种故障的严重程度,为检修人员提供了更多的信息。最后,论文结合虚拟仪器的思想,将轴心轨迹的各种处理算法用软件的方法实现,设计了轴心轨迹分析仪。论文详细介绍了仪器的逻辑结构和软硬件设计,并进行了试验使用。经过对现场实测数据的分析表明,该虚拟式轴心轨迹分析仪具有功能强、精度高、效率高、成本低等特点,是一种可广泛推广应用的实用测试仪。