频谱分析是机械故障中应用最广泛的信号处理方法之一。因为随着故障的发生、发展，往往会导致信号频率结构的变化。例如，当在旋转机械中发生不平衡故障时，振动信号中有旋转频率分量。频谱分析的目的是通过分解傅立叶变换的几个单次谐波分量来研究复杂时域波形，得到信号的频率结构和各谐波的幅值和相位信息。啮合频率的频谱分析主要用于诊断齿轮的故障分布，对齿轮机械的早期损失不敏感，应用范围窄。大部分频谱分析被调制，显示出显著的边带。根据边带的形状和谱线的间距，可以得到许多故障信息。因此，频谱分析是一种常用的机械故障诊断方法。