内燃机作为移动式和固定式动力装置,在工农业生产和人民生活中所起的作用越来越大,由于其工作条件比较恶劣,发生故障的可能性也较大,而且其发生故障后,将会影响整个机械系统的正常运转,直接或间接地造成巨大的损失。因此保证内燃机可靠工作是非常重要的。由于内燃机复杂的结构、强烈的冲击干扰、以及工作的非平稳性等工作特点,成为影响因素最复杂、故障诊断最困难的设备之一。其信噪分离、数据处理及诊断准则自适应性等方面难度较大,必须用专门的数据处理软件进行分析。因此,本文在前期研究的基础上,以内燃机故障诊断为目标,开发了一套适用于非平稳信号、具有现代联合时频分析功能的数据采集与处理系统。内燃机所产生的信号是典型的非平稳时变信号,本文所开发的针对非平稳信号的处理系统由信号采集与信号处理两部分组成。信号采集系统的主体部分为两款型号不同的数据采集卡,型号分别为USB2080和UDAQ20612。这两款采集卡均为外购硬件,USB2080采集卡的数据采集程序由作者编制并集成到系统中,UDAQ20612采集卡的采集程序由供应商提供,但为保证数据格式的一致,作者编制数据转化程序并集成到系统中,并实现系统调用其采集功能。信号处理系统主要包括传统傅立叶分析、功率谱分析、滤波功能及针对非平稳信号的短时傅立叶变换、小波分析等现代联合时频分析功能。系统采用Borland C++Builder与Matlab实现人机界面的设计原则与方法,并应用软件编程、开发了图文并茂、外形美观的人机交互界面。由于本论文所用数据为西南交通大学秦萍教授等人以前采集的S195-2柴油机主滑动轴承声发射试验数据,为验证本文开发的信号采集程序的正确性,本文使用该信号采集程序对列车进出火车站轮轨冲击所产生的非平稳振动噪声信号进行了实地数据采样与分析,通过对不同样本长度信号(如短样本长度的冲击振动噪声和长样本长度的噪声普查数据)的分析,验证了本文所开发采集系统的正确性与实用性。另外利用本文开发的数据处理程序对S195-2柴油机主滑动轴承的声发射试验数据进行了分析处理及故障诊断,结果表明,本文所开发的系统较好的诊断出S195-2柴油机主滑动轴承磨损故障发生、发展的连续完整过程的特征,从而验证本信号处理系统的正确性和实用性。