申洪苗， 马希直

（南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016）

油膜厚度超声测量方法及实验研究

申洪苗， 马希直

（南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016）

根据垂直入射超声波在3层介质中传播的相关理论，给出了基于超声波反射系数油膜厚度测量的谐振模型和弹簧模型，在此基础上进行实验测试。设计并制作了基于STC单片机的信号发生控制器电路，编写了脉冲串波形、频率和个数控制程序，对给定油膜厚度的试件进行了超声测量。结果表明：通过测量超声波反射系数可间接获得机械结构中油膜厚度，并且测量误差基本保持在5%的范围内。

计量学；厚度测量；反射系数；谐振模型；弹簧模型；信号发生控制器

1 引 言

现代工业中，为了减少相对运动的零部件间的摩损及表面失效，通常在零部件间加注润滑油。润滑油厚度一般在0.1～100μm之间［1］。研究发现，油膜过薄过厚都会导致机械设备不能正常工作。因此，对关键设备的油膜厚度进行在线监测具有重要的意义。

超声波具有较强的直线传播性和穿透力，这种特性被广泛用于超声探伤、测厚等技术领域。常规的超声测厚是通过介质上、下表面反射波的时间差及波速来计算，但是油膜厚度多为微米级，上下两表面反射波的时间差相当微小，无法直接从时域波形中区分。因此，对于实际工程中油膜厚度的测量，常规的超声测厚方法不再适用。

超声波在多层介质中传播时，在不同介质的分界面处会发生反射现象，反射系数与介质的厚度、声速、入射频率等因素有关，因此可以通过测量反射系数获得油膜厚度。……