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为了研究不同间隙下激光拼焊的焊缝质量及其对应的信号特征，采用自制同轴传感系统采集提取多种间隙下焊接时的同轴光信号，并对信号进行众数分析、分段功率谱分析和小波分析。结果表明，同轴光信号幅值的众数在不同间隙的焊缝段，聚集在线性可分的不同的区间，可以有效分开焊接质量不同的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类焊缝；信号的分段功率谱分析能够较为直观地反映焊接状态的变化。同轴光信号小波分解后的第4层逼近信号，可以直观地识别出质量好的Ⅰ类焊缝。同轴光信号的第3层、第4层细节信号可以清晰地辨识出质量低劣的Ⅱ类焊缝。