近些年被动超声诊断系统作为重要的早期轴承故障无损检测系统高速发展。轴承故障诊断系统增益范围大且可调以及外差降频载波频率可调对轴承故障诊断具有重要意义。但目前国内尚没有同时具备宽动态范围增益可调以及外差降频载波频率可调的轴承故障诊断系统。为了克服该缺陷，本文开发设计了基于被动超声的宽动态范围增益可调及外差降频载波频率可调的便携式轴承故障诊断系统。
　　首先，针对超声波换能器结构稳定性低、灵敏度低和指向性差的缺陷，研制了超声波换能器。根据超声波换能器的功能特性和性能要求，分析了换能器的基本结构。根据换能器相关理论设计了压电振子和匹配层，建立了简化有限元仿真模型，分析模态选择出最佳工作模态，分析谐响应得出压电振子和匹配层尺寸对超声波换能器工作频率的影响，从而完成超声波换能器的设计。
　　其次，针对传统轴承故障诊断系统可调节参数单一、信号预处理功能弱的缺陷，开发了宽动态增益载波频率可调轴承故障诊断系统。根据轴承故障诊断需求的基本功能和技术参数，分析了系统的主要功能模块。详细设计了该系统宽动态增益可调两级放大电路、载波频率可调外差降频电路、超声信号强度转换电路，从而实现轴承故障诊断系统主要功能。
　　最后，对基于被动超声的轴承故障诊断系统的轴承诊断效果进行实验验证。通过信号发生器产生的超声波信号测试了轴承故障诊断系统的两级放大和外差降频电路。根据研制的超声波发生器辅助完成了轴承故障诊断系统的声音测试。选取已知故障状态的轴承实物设计了轴承故障诊断实验，根据轴承诊断时域指标分析了轴承故障类型，从而验证了轴承故障诊断系统的有效性。