焊接过程结构裂纹产生及状态变化所产生的应力波是一种瞬时、突发、不可再现的声发射信号。由于测试中试件与夹具连接的摩擦、电弧冲击的干扰,实际采集到的声发射信号呈现出多模态、特征微弱的特点,是一种非平稳信号。通过研究一种同时具备时频域多分辨率特点的时频分析方法,应用于焊接裂纹声发射信号分析与处理,对焊接裂纹声发射信号进行时频特征提取,为有效实现焊接裂纹声发射检测提供方法,具有工程现实意义和理论研究价值。S变换是一种基于STFT、小波发展起来的时频分析方法,具有自适应多分辨率、时频聚集好等特点。本文在分析S变换理论的基础上,对S变换特性进行了仿真分析与改进,提升其在焊接过程声发射信号时频特征提取的自适应性,并将其应用于焊接裂纹声发射信号时频特征提取。主要研究内容如下:1.在分析S变换理论、算法的基础上,采用matlab语言实现了S变换算法编程,通过选取合适的仿真信号模型,对S变换特性进行了仿真对比分析,并将其应用于实测的焊接裂纹声发射信号进行时频分析,验证了S变换在焊接裂纹声发射信号应用中具有自适应性、多分辨率性、时频聚集性、抗噪性。2.在原有标准S变换的基础上,通过引入两个可调节参数,实现了对标准S变换窗函数大小调节。分析了改进S变换离散形式以及算法的实现,研究了不同参数对改进S变换窗函数的影响。对改进S变换进行了仿真对比分析,确定了改进S变换最佳时频分辨率参数,并将其应用于实测声发射信号,验证了改进S变换在焊接裂纹声发射信号时频分析中具有更好的自适应性和时频聚集性。3.基于S变换时频分析方法,制定了基于S变换焊接结构裂纹声发射信号时频分析方法步骤,并将其应用到焊接结构拉伸声发射信号测试实验,计算与分析了焊接结构拉伸各个阶段声发射信号波形频谱特征以及信号能量分布特征。在此基础上,将焊接结构拉伸声发射信号各个阶段时频特征作为参考,应用到焊接过程裂纹声发射信号测试实验,通过对一段焊接声发射信号时频分析,实现了对焊接结构裂纹声发射信号各个阶段的有效检测,分析了焊接过程裂纹声发射信号演变各个阶段波形频谱特征以及时频特征。