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针对传统的机械故障源分离方法忽略信号非平稳性的不足，结合Cohen类时频分布和盲源分离各自的优点，提出一种基于Cohen类时频分析的机械设备非平稳信号盲分离方法，并通过均方根误差比较基于各种时频分布的盲源分离算法的分离性能。仿真和实验结果表明，提出的方法是有效的，机械设备非平稳信号的盲分离必须充分利用信号的非平稳性。