相位是同频率振动之间，振动与激励之间，或振动与触发参考之间的时间关系，用角度单位表示。一个振动周期或轴旋转一周为360度或2派。因此，
振动相位 = （振动时间差 / 周期 ）x 360度
两个振动之间的相位差为相对相位。频率相同，相位关系固定；频率不同，相位不固定或者无相位关系。
振动与触发之间的相位为绝对相位。对旋转机器，在轴上做参考标记，相位传感器产生没转一次的脉冲信号，振动传感器测取的振动信号与此脉冲信号的相位差即绝对相位。利用触发参考，不仅可以测量转频1X振动的相位，还可以测量谐频2X，3X，4X……的相位；一个转频周期有多个整谐频周期，谐频振动与触发参考有稳定的相位关系。因此，可以用一个触发参考测量所有谐频的绝对相位。
用绝对相位确定的轴振动位移的相位角，就是轴上的振动高点，或称转子挠曲点。触发信号发生至振动位移最大所需的延时，等同于振动高点转到振动位移传感器之下所需的时间，这个时间间隔与周期之比乘以360度就是轴振动相位角。因此，先将触发参考对准相位传感器，再按旋转方向转动一个相位角，这时振动传感器对准的轴位置就是高点。
振动的根源是力或激励，交变的力产生振动，振动的频率与力的频率相同。振动与激励的相位差反映机械系统的特性，称为机械相位滞后角，即振动滞后于激励的角度。
在转子动平衡中，通过在转子上加标定重量（试重）可以确定不平衡（激励）的大小和角位置（重点），从而确定平衡配重和角度（轻点），使转子达到平衡。轴上高点与重点之间的角度即是转子的相位滞后角。
相位的测量
相位的测量方法有很多种，早期用振动信号触发频闪灯的方法，现在主要用轴上标记（反光带或键槽）产生触发参考脉冲信号的方法，这两种方法都要都需要轴上做参考标记，可利用数字矢量滤波或数据采集器进行测量。绝对相位测量也是动平衡所必须具备的。
而对于两个或多个振动之间的相位测量为相对测量，不需要做轴上参考标记。相对相位可以比较两个振动的波形相位差，或利用双通道频谱分析仪做传函分析，传函的相频数据可以得到两个振动多个频率的相位差。
相位差分析的应用
相位差分析是深入分析、识别具有相同或类似的频谱特征的故障类型的一个强有力的工具。要获得有效的相位信息，需遵循严格的规则，如下：
总是比较相同频率振动的相位
使用相同的参考标记
校正不一致的传感器方向
机器转速保持稳定
相位关系一般按照刚性转子定义，转子动力学特性可能改变相位差
不要混用加速度、速度和位移
1）转子不平衡
在满足频谱特征的条件下，轴承HV方向相位差接近90度；两个轴承H方向相位差接近V方向相位差。如果两轴承相同方向的相位差接近0度，力不平衡占主导；如果两轴承相同方向的相位差接近180度，偶不平衡占主导；位于0-180度之间，则是动不平衡。
2）不对中
HV相位差接近接近0度或180度；角不对中，联轴器两侧轴承A方向相位差接近180度；平行不对中，联轴器两侧轴承径向相位差接近180度。
3）轴弯曲，轴承翘曲
轴弯曲力对轴承的作用类似于不对中，再转子两侧轴承A方向导致180度相位差；轴承翘曲，即轴与轴承不对中，或者轴弯曲接近轴承，产生的效果相同。轴承翘曲可以在轴承座的轴向测量4个点，即12点、6点、3点、9点位置，翘曲会使12点与6点，3点与9点A方向的相位差接近180度。
4）偏心
偏心有多种，如齿轮偏心、皮带轮偏心、轴颈偏心、转子偏心、定子偏心，偏心导致间隙和距离的变化和波动，从而导致与此相关的力的变化，这个力是定向的。一般测量HV方向的相位差为接近0度或180度。
5）结构共振
机器结构部件存在固有频率，不同方向固有频率不同，因此激励频率与固有频率接近或重合激起的结构共振一般也是某个方向的，轴承座测量HV方向的相位差也是接近0度或180度。
6）松动问题
轴承座与基座/支撑结构之间，机壳地脚与基座/支撑结构之间，基座/支撑结构与基础之间等接触面会产生松动，结构也会产生裂纹，支撑结构经常会有柔性和刚度不足，通过界面或结构部件的相位差测量，可以判断问题部位所在。连接紧固的界面之间或刚性的结构通常表现为接近同相，松动的界面之间或柔性的结构通常表现为较大的相位差，相位差接近180度说明更严重的程度。
因此，可以把振动的相位归结为一致性的无方向性振动，如不平衡，轴弯曲，和非一致性的有方向性振动，如不对中，偏心，结构共振和松动等，如下图所示。
振动相位差最有表现力的应用非ODS（运行变形形态）莫属，通过测量机器壳体或结构部件上多个测点的三轴向振动幅值和相对相位，可以动画模拟机器的振动形态，直观表现各点各方向振动的相对幅值和相位关系。对机器故障的性质，尤其是转频类故障的区别，提供直观明了的判断。
ODS可以利用专用软件完成测量和展示，测量方法可以利用触发/相位参考实现相位测量，也可以用确定一个参考振动点，用双通道传函分析实现相位差测量。
