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分析了目前利用振动信号的分形特征进行柴油机状态诊断中，影响分形维数计算结果一致性的因素，并根据柴油机故障诊断的特点，在柴油机振动信号提取时，利用等角域跟踪采样方法消除转速波动对采集振动数据产生的变化；然后，在关联维数计算时，针对分形无标度区间的截取提出了采用多段平均加阈值的计算方法来扩大无标度区的范围，为分形无标度区间的截取提供一种新的方法。通过仿真数据和实际测试数据对研究方法进行了验证。