本发明公开了一种基于稀疏成像技术的设备故障声源定位方法，包括如下步骤：S1、通过麦克风阵列MEMS传感器进行声源信号采集；S2、基于差分平滑约束，引入移不变的点扩散函数作为重建字典对由延迟求和算法得到的声功率图进行重建；S3、基于差分平滑约束，引入移不变的点扩散函数作为重建字典对由延迟求和算法得到的声功率图进行重建；S4、基于差分平滑约束结果，引入差分稀疏约束对由延迟求和算法得到的声功率图进一步优化重建；S5、将优化重建后的声功率图绘制成像云图，并将成像云图与摄像头采集到的图像进行融合叠加，从而实现故障定位。本发明能够保证在获取高分辨率精度的重建结果的同时充分减少计算量，解决了现有技术存在的问题。