Deux nouvelles approches basees sur l'analyse, traitement et le diagnostic des signaux non- stationnaires sont developpees et experimentees. La premiere est basee sur les ondes ultrasonores traversant un materiau en vue de la caracterisation par le facteur de qualite en utilisant la methode du rapport de spectres. L'utilisation des methodes d'estimation spectrale par filtrage adaptatif en modelisation autoregressive AR ameliore l'estimation du facteur de qualite et donc la caracterisation. La seconde solution concerne la perception robotique. Elle se fait par l'estimation de l'angle de frottement interne. Ce parametre peut etre un moyen de diagnostic. Il est invariant vis-a-vis des formes geometriques des materiaux. Neanmoins, son estimation est variante par rapport aux frequences spectrales. Une solution a ete proposee pour resoudre ce probleme; elle se base sur un codage de la forme geometrique de l'angle de frottement interne en fonction des frequences. Les approches se basent sur les representations temps-frequence et les ondelettes pour la localisation d'energie et sur les techniques de detection de ruptures pour la segmentation des signaux."