滚动轴承是机械设备的重要组成部分，广泛应用在各工业领域中，其能否安全有效的运行关系到整台设备的安全性能。很多学者对滚动轴承故障诊断开展了很多研究，但由于其激励源多，在其运行过程当中会出现各种频率的脉冲调制,给其故障诊断的准确性带来一定的难度。滚动轴承振动的重要特征是信号非平稳性的特点，其振动的故障特征频率和系统周期性固有振动频率会产生脉冲调制，传统的傅里叶变换在分析此类振动信号时就显得力不从心了。本文首先从理论上分析了小波分析在处理非平稳信号的优势，以及Hilbert谱分析对脉冲调制信号进行解调，最后可解调出故障特征频率，定而精确地确定故障部位。本文以Labview为平台，开发出了针对滚动轴承振动测试分析系统，主要的模块有时域分析和频域分析，在频率模块运用小波分析和Hilbert谱联合分析，对振动信号进行包络解调，实现载波和调制波的分离。通过对调制波进行频谱分析实现滚动轴承各元件故障的诊断。结果表明：小波分析和Hilbert包络解调技术能有效提取调制信号中的包络信号，对包络信号进行频谱分析后可以实现滚动轴承内、外圈及滚动体故障的诊断；诊断结果与实际故障相吻合，表明此方法在非平稳性信号故障诊断中是非常有效的。