基于数学形态学的汽车轮毂单元振动信号消噪算法研究*

孟庆华，侯舟波，孙晓红

（杭州电子科技大学 机械工程学院，浙江 杭州 310018）

0 引 言

汽车轮毂单元是将与轮毂轴承相配套的零件即轮毂或转向节和轴承圈套制成一体的结构。汽车轮毂轴承单元的主要作用是承受汽车的重量，并传输动力至轮胎。其受力包括径向载荷与轴向载荷，是非常重要的安全件。因此，实时监测轮毂单元的运转状况，对于提高行车安全、防止安全事故具有重要意义。

在运转过程中，包含局部缺陷的汽车轮毂单元会产生间断性的脉冲冲击激振，使所测振动信号包含快速衰减的脉冲响应分量。这种瞬时频率突变的持续时间极短，同时所测振动信号包含测量噪声、表面波纹度引起的振动等干扰，脉冲冲击特征往往被淹没。因此，在强噪背景下有效提取信号中的脉冲冲击成分是轮毂单元故障诊断的关键。随着小波分析与奇异值分解在信号降噪中的应用[1-3]，信号降噪技术取得了一定的进展。但是小波降噪与奇异值分解分别由于阈值选取和奇异值选择的不确定性，导致降噪效果受到影响。

数学形态学[4]（Mathematicalmorphology）是基于积分几何和随机集论建立起来的非线性图像（信号）处理、分析工具，已在图像处理[5]、模式识别、形状分析等方面得到广泛应用。数学形态学还具有十分有效的非线性滤波功能，其信号处理的效果只取决于待处理信号的局部形状特征，而不需要信号的频域信息，并且其算法只有加、减法和取极值计算，不涉及乘除法，运算速度快。……