黄 炜，何 俊，殷 杰，周素萍

(汕头大学工学院，广东汕头 515063)

0 引言

滚动轴承是齿轮减速箱的一种关键零部件，具有摩擦系数小、传递力矩平稳等优点，但是它易发生故障。当轴承内圈转动一段时间后，轴承元件表面出现局部损伤，使得损伤点与轴承其他元件表面接触，而产生冲击，极易引起轴承系统的共振。一般通过加速度传感器采集振动信号，但这种初期故障的冲击信号较微弱，且由于传递路径长、夹杂着复杂环境噪声和其他故障信号，使得冲击信号故障的特征提取变得十分困难［1］。

目前共振包络解调法在滚动轴承故障诊断应用较为广泛，由于需要确定轴承的固有频率和共振频带的范围，分析花费的时间较多，且只能适用于存在单一频率调制的振动信号。数学形态学作为非线性信号的处理工具，特别适合正、负脉冲成分的提取，且由于算法复杂度低，已在故障诊断领域展开应用。

1 形态学滤波的基本原理

形态学滤波是一种非线性信号处理方法，利用预先定义的结构元素作为“探针”，对待处理的信号进行匹配，达到抑制噪声和提取信号特征的目的［2］。

1.1 形态学基本算法

由于研究对象为一维离散灰值信号，仅在灰值形态学范围展开研究。灰值形态是二值形态学的一个应用扩展，用最大、最小代替集合的交、并运算。其中腐蚀运算是灰值形态学的基础，由此可导出其他膨胀、开运算和闭运算等。

设f(n)和g(m)分别是定义在整数域F=［0，N－1］和G=［0，M－1］上的离散函数，且N＞＞M，其中f (n)为输入信号，g(m)为结构元素。……