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为了有效提高信噪比和提取出故障特征信息，提出了半圆结构形态梯度滤波方法，并将该方法应用于齿轮磨损故障诊断中。首先针对信号特点构造形态梯度滤波器，在此基础上分析不同结构元素的降噪效果，进而选取降噪效果最好的半圆结构。该方法处理频率范围宽，具有平移不变性、单调性等优点，能够有效去除噪声干扰并且能保留有效信息成分。仿真信号和实际齿轮磨损信号的降噪效果表明，半圆结构形态梯度滤波方法能够获得更高的信噪比和更低的均方差，有效地刻画了故障特征，提高了分析效果。