本发明公开了一种高速转子振动状态的测量装置，包括：脉冲激光光源、时间色散模块、空间色散模块、探测和信息处理模块。该装置利用光学时域延展技术，通过色散补偿光纤和衍射光栅，分别进行频率-时间转换和时间-空间转换，将宽带光脉冲的波长信息映射为时域信息和空间信息；携带转子振动信息的光脉冲，被高速光电二极管探测，经过宽带宽模拟示波器采集数据，以及计算机进行图像处理和显示，可对高速转子的振动状态进行实时监测，监测频率远高于常规方法；该装置可以快速、实时和非接触监测高速运行转子的振动信息。