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针对结构损伤信号的非平稳特性，推导了离散S变换及其基本实现算法，并验证其在信号处理中的有效性，探讨了S变换与傅里叶变换的数值关系；基于S变换分析了一单跨两层钢结构试验模型的节点损伤信号的时频特性，提取各损伤信号的每时能量最大值作为特性指标，对不同节点损伤程度的信号进行了对比。结果表明：当节点损伤程度加剧时，结构损伤信号的能量最大值的极值先减小后增大；当节点损伤程度超过50％时，损伤信号的能量最大值的极值高于节点健康状态的极值。