频谱分析是机械故障中使用最广泛的的信号处理方法之一。因为伴随着故障的发生、发展、往往会引起信号频率结构的变化。例如旋转机械在发生不平衡故障时，振动信号中就会有回转频率成分等。频谱分析的目的是把复杂的时间历程波形经傅里叶变换分解陈若干单一的谐波分量来研究，从而获得信号的频率结构以及各谐波的幅值和相位信息。啮合频率频谱分析主要用来诊断齿轮的故障分布，对齿轮机械早期局部损失不敏感，应用面窄。大部分频谱分析受到调制，呈现明显的边频带，根据边频带的形状和谱线的间隔可以得到许多的故障信息，所以频谱分析是机械故障普遍采用的方法。