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随着现代工业和科学技术的高速发展,企业投放的旋转机械设备日益向大型化、精密化、自动化和高速化的方向发展,而且设备之间的联系越来越紧密,其工况不仅影响该机械设备本身的安全稳定运行,还会对整个生产和运营造成直接影响,一旦发生故障,往往造成巨大经济损失甚至威胁人身安全。引入旋转机械状态监测与故障诊断系统,已成为这些设备的必然选择。目前,我国各行各业的关键旋转机械都配备了故障诊断系统,这类系统从技术和功能上都已成熟,为机组的安全稳定运行发挥了重要作用,但同时也存在部署不便、计算能力薄弱、故障识别能力有限、信息化管理不足和成本高昂等缺点。针对这些不足本文提出了基于嵌入式ARM和FPGA的可现场部署与计算分析、可分布式组网以及低廉成本的故障诊断系统,并完成了如下研究工作:(1)分析了各类信号自振动信号的分解方法,设计了级联电路用于目标信号的获取,同时设计了支持自动跟踪和程序预设的键相阈值电路;(2)分析并设计了以ARM-Linux为主控且FPGA为从控的系统结构,并完成GPMC和EDMA驱动程序的编写贯通了主从芯片的通信和数据传输;选取FPGA作为数字逻辑的载体,依据模块化的设计原则规划FPGA总线接口并实现功能逻辑,提出了一种具有双边沿检测能力的数字鉴相器;(3)系统采用基于TCP/IP的C/S软件体系结构。针对基于振动信号的故障诊断,提出了一种基于局部均值分解和隐马尔可夫模型(LMD-HMM)的故障模式学习和识别系统,并用实验验证了系统的有效性和可靠性;(4)针对基于声发射信号的碰摩识别,提出了一种基于梅尔倒谱系数和高斯混合模型(MFCC-GMM)的信号特征建模方法,并用实验验证了此模型对碰摩识别的有效性。本系统的研制是一次有益的尝试。制成的系统将可应用于电力、化工、冶金、机械等广泛领域,前景广阔,效益巨大。