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分析了非平稳信号的瞬时特征（瞬时频率和瞬时相位），对非平稳信号进行谐波小波变换，建立非平稳信号的谐波小波系数与该信号的瞬时特征之间的关系，提出非平稳信号瞬时特征提取的谐波小波模型和提取方法。通过算例中的线性调频信号和应用实例中的轴承座振动信号的验证表明，该模型与方法具有较好的抗噪能力，对非平稳信号的瞬时特征具有更高的分析精度，能实现非平稳信号中特殊成分的瞬时特征提取。该方法能通过傅里叶变换实现其快速算法，具有算法简单、快速的特点，实现非平稳信号瞬时特征的实时分析。