感应电机因其可靠的设计、低的制造成本和较高的可靠性而被广泛应用于工业制造和电能转换领域。转子作为感应电机的重要组成部分,如果发生故障,将会导致巨大的经济损失甚至危及人身安全。近年来,各种应用于感应电机转子故障诊断的信号处理方法虽然取得了不错的成效,但仍存在计算成本高,诊断准确性低的缺陷,因此,对转子故障的诊断仍是一项极为迫切的任务。同时,当前流行的循环谱相关分析方法存在故障调制频率分析范围有限和载波频率分辨率差的缺陷。围绕以上不足,本文基于循环谱相关理论和感应电机转子故障,提出具有高效计算优势的循环调制谱（Cyclic modulation spectrum,CMS）方法的两种优化使用,分别从调制频带和载波频带为转子故障提供可靠诊断,同时改进循环谱相关分析方法的不足。具体研究内容如下:（1）研究感应电机的结构组成,分析导致转子故障的主要原因和振动机理,建立感应电机转子故障仿真模型。建立感应电机转子故障实验台,采集带有不同故障程度的感应电机在不同运行工况下外壳的垂向振动信号,并对其进行简单的时域和频域分析,以验证传统傅里叶变换不能有效处理和分析存在故障调制的复杂信号。（2）提出第一种CMS算法的正确应用。短时傅里叶变换（Short time Fourier transform,STFT）是CMS的核心步骤,本文将通过优化窗函数、窗长和步长在STFT中的使用来改善CMS应用于转子故障诊断的准确性和计算效率。窗函数、窗长和步长分别依据信号形式和计算效率得以确定。实验证明,针对转子故障这一特定信号形式,Kaiser（β=3）窗函数可以大大提高CMS方法的诊断准确度;然后,基于选取的窗函数确定恰当的窗长和步长能进一步降低CMS应用于转子故障诊断的计算成本。（3）基于连续小波变换（Continuous wavelet transform,CWT）提出第二种CMS的改进算法,以弥补传统CMS和快速谱相关（Fast spectral correlation,FSC）方法因STFT的使用而存在的不足。理论和仿真证明改进的CMS方法能将调制频率分析范围扩展到Fs/2（Fs是采样频率）,同时提高载波频率的分辨率;实验分析表明基于CWT的改进CMS方法能够准确提取感应电机转子故障特征成分,得到的振动频谱中没有影响故障特征的谐波成分或者干扰成分,同时,该方法能够有效提取转子故障频率所调制的载波频带,载波分析法从载波角度为感应电机转子故障的诊断提供有效的分析。