振动信号是表征旋转机械的运动状态的重要的信号之一。本文通过研究旋转机械常见故障的信号及其故障特点,设计了基于FPGA的振动信号测量采集系统及信号处理分析系统,然后设计了模拟机械振动的实验,以验证基于FPGA等角度采样的振动信号采集处理系统的优势,与基于等时间采样的振动信号采集处理系统相比,FPGA在机械振动信号分析采集处理中应用,可以使信号采集程序简单,处理结果更加精确。首先,在理论上研究了常见的机械故障及其故障信号的特征,以及信号处理的方法,提出了基于FPGA的瞬时转速测量方法,等时间间隔采样的阶次分析方法,基于FPGA等角度间隔的阶次分析方法。其次,设计了旋转机械瞬时转速、振动信号周期测量、振动信号阶次分析实验,并且根据实验要求设计了信号采集处理程序。实验是基于NI公司的LabVIEW及其声音和振动模块、信号处理模块模块、FPGA模块、RT模块为主要软件,cRIO 9025实时控制器、NI 9234、NI 9411、NI 9201等为硬件。利用信号发生器模拟编码器发出各种振动信号,NI 9411进行等角度间隔采样和瞬时转速测量,NI 9201和NI 9234进行等时间间隔的采样,最终由上位机对信号进行读取处理分析。最后,进行旋转机械振动实验模拟,瞬时转速实验结果表明:基于FPGA的等角度采样可以使瞬时转速测量精度提高,同时FPGA可以通过倍频提高其时钟频率,近而使瞬时转速测量的精度进一步提高。瞬时转速测量误差实验结果表明:基于FPGA的等角度间隔测量瞬时转速具有与运行时间短,测量转速波动较小的优点。