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　　摘要：机械故障诊断是一门起源于20世纪60年代的新兴学科，其突出特点是理论研究与工程实际应用紧密结合。该学科经过半个世纪的发展逐渐成熟，在信号获取与传感技术、故障机理与征兆联系、信号处理与诊断方法、智能决策与诊断系统等方面形成较完善的理论体系，涌现了如全息谱诊断、小波有限元裂纹动态定量诊断等原创性理论成果，在机械、冶金、石化、能源和航空等行业取得了大量卓有成效的工程应用。但是，该学科也还存在着故障机理研究不足、诊断方法有限和智能诊断系统薄弱等问题。今后机械故障诊断学科的基础研究和源头探索究竟应该如何开展，未来的发展方向是怎样，将是一个非常急切且需要深入探讨的问题。在对国内外机械故障诊断学科基础理论和工程实际应用研究现状分析的基础上，指出目前该学科基础研究存在的问题和今后研究突破的方向。

　　关键词：故障诊断，故障机理，特征提取，寿命预测

　　0.前言

　　机械故障诊断技术是监测、诊断和预示连续运行机械设备的状态和故障，保障机械设备安全运行的一门科学技术，也是20世纪60年代以来借助多种学科的现代化技术成果迅速发展形成的一门新兴学科。其突出特点是理论研究与工程实际应用紧密结合。

　　机械故障诊断对于保障设备安全运行意义重大。机械设备一旦出现事故，将带来巨大的经济损失和人员伤亡。国内外因机械设备故障而引起的灾难性事故屡有发生，例如我国三峡工地塔带机断裂事故、美国哥伦比亚号载人航天飞机失事、美国空军F15战机空中解体事件等。正所谓"千里长堤，溃于蚁穴"，若能准确及时识别设备运行过程中故障的萌生和演变，对保障机械系统安全运行，减少或避免重大灾难性事故具有非常重要的意义。为此，美国国家航空航天局(NASA)开展了为期10年的航空安全专项研究(Aviationsafetyprogram,AvSP)，并将新的复合材料结构长期服役中性能蜕变、损伤演化和疲劳等的检测、预测和预防问题列为重要的研究内容之一。我国国家中长期规划(2006?2020年)和《机械工程学科发展战略报告(2011-2020年)》，均将重大产品和重大设施运行可靠性、安全性、可维护性关键技术列为重要的研究方向。

　　机械故障诊断是国内外的研究热点。近年来，故障诊断技术在国内外受到显著重视，国内外很多学者开展了相关研究工作，本文于2012年6月利用Google学术和Webofscience数据库进行检索：在Google学术搜索中，2008?2012年标题中含有faultdiagnosis的文献有8070余篇，标题中含有damagedetection的文献有1900篇；在Webofscience数据库中，2008?2012年标题中含有faultdiagnosis的文献有6127余篇，其中我国占46.875°%，美国占14.722°%，标题中含有damagedetection的文献有928余篇，美国占26.078%，我国占25.862%。不仅如此，许多著名学术组织和研究机构分别就故障诊断前沿问题召开国际会议。设备状态监测与故障诊断国际学术会议两年一届，由IEEE等国际性学术组织技术支持；状态监测与诊断工程管理国际会议是每年举行一次的，至2012年已举办25届；机械失效预防技术是致力于工程领域健康管理与失效预防技术研究的国际会议，每年举办一次，至今已具有四十年的发展历程。在国内，中国振动工程学会、中国机械工程学会等均每隔两年召开故障诊断会议，旨在加强学术交流和推广成果应用。

　　1.国内外研究现状

　　自20世纪60年代美国故障诊断预防小组和英国机器保健中心成立以来，故障诊断技术逐步在世界范围内推广普及，全球科研和工程领域工作者在信号获取与传感技术、故障机理与征兆联系、信号处理与特征提取、识别分类与智能决策等方面开展了积极的探索，取得了丰硕的成果。