随着机械设备的大型化、自动化、连续化、高速化和复杂化，设备状态监测和故障诊断技术变得越来越重要。传统的机械故障诊断大都以单源信号分析为基础，其振动特征不能完整反映该截面的信息。同样，一个截面上的信息不能完全代表整个转子的运转状况。假如对同源多通道信息进行融合，再提取各个截面上的振动信息可以完整反映转子的运行情况。转子的振动应是一个空间的范畴。本文以此为出发点并结合全矢谱技术，首先从理论上提出一个截面上同源信息的融合方法，再推导出信息融合的数值计算方法，快速得到该截面的振动特征。最后建立转子模型，得出各个截面的中心轨迹和相位特征，以此来对多个截面上的同源信息进行融合，得出转子的空间振动形式。由于旋转机械设备在运行过程中多发故障的出现，导致了动态信号非平稳性的产生。为了描述信号的时频局域性以及截面上多个同源信号的融合，在本文中将全矢谱理论分别和短时傅立叶变换、Wigner-Ville分布以及谐波小波分析相结合得到短时矢谱分析、矢维格纳-威尔分布和矢谐波小波分析理论。这三种时频分析方法可以融合同源多通道的非平稳信号，又可以得到这些信号时域和频域上的联合特征，能比较全面地反映转子各个截面上的振动特征。本文在理论探讨的基础上，应用Matlab7.0构建了基于同源信息融合理论的故障诊断系统，实现了全信息技术及短时矢谱分析、矢维格纳-威尔分布和矢谐波小波分析的故障诊断方法，结果表明诊断结论准确、可靠。