通过检测机械设备发出的噪声信号来进行故障诊断已成为研究热点。其优点在于可实现非接触、在线故障诊断,可以同时分离和监测多台机械的噪声信号,易现场安装,不受机械本身振动干扰,这些优点决定了在一些特殊的应用领域中,声学可能是唯一可行的分析检测手段。在对机械故障源进行声学定位时,准确定位噪声源是不可或缺的。传声器阵列声成像设备用于定位噪声源,其研究内容主要包括阵列阵型和定位算法的研究,因此,本论文重点研究了传声器阵列阵型对噪声源成像性能的影响,分析了噪声源特性与传声器阵列阵型设计的内在关联,提出基于环形/螺旋复合阵型优化设计方法,解决通用传声器阵列阵型无法最优成像的问题,提高了噪声源定位的性能。此外,本文研究了多噪声源定位算法,仿真分析了噪声源定位算法对噪声源成像识别的影响,建立了适应于噪声源成像的高分辨率定位算法,并设计了一套传声器阵列声成像系统,在对轮轴异响噪声源识别中得到很好的应用效果。具体的研究如下:首先在对传声器阵列声成像设备发展历程分析的基础上,提出了本论文研究的核心内容:基于环形/螺旋复合阵型优化设计以及传声器定位算法的研究,并将其应用于噪声源的定位。传声器阵列阵型对波束形成的输出有重要影响,性能优良的传声器阵列阵型应该具备较小的旁瓣和较窄的主瓣,选择合适的阵列阵型可以得到较好的识别效果。通过不同的阵列阵型对单个声源到多个声源定位仿真分析,建立了传声器阵列优化设计方法,可以根据噪声源的特性,优化设计了基于环形/螺旋复合阵型,更好的定位特定频率的噪声源。研究了传统波束形成算法、可控功率响应波束形成算法SRP、快速傅里叶变换非负最小二乘波束形成算法FFTNNLS、快速软阈值迭代算法FISTA等噪声源定位算法,并对各种波束形成算法的优缺点进行对比分析,建立适用于噪声源成像的高分辨率定位算法并应用于新设计的传声器阵列声成像系统。根据前面的研究内容和设计方法,设计了一套64阵元的传声器阵列声成像设备,包括软件和硬件系统,并在半消音室内对特定噪声源特性声源进行定位,获得预期的结果。在实验现场对某滚轮噪声源异响进行噪声源识别,辅助定位异响噪声源位置。