王波，马希直，张步高

(南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016)

0 引言

为了防止磨损，通常在齿轮、轴承等机械零件的接触表面加注润滑油，它们的使用寿命依赖于润滑油膜的完整性[1]。油膜较厚时，会导致机械零件承载能力下降、工作不稳定等现象；油膜较薄时，会加剧接触表面磨损，产生难以预料的严重后果。因此，实现油膜厚度的测量具有重要的研究意义。

目前的测量方法有电学法[2]、光学法[3]以及超声法[4]。超声波具有非入侵、穿透能力强、指向性好等特点，使用超声波法测量油膜厚度能够避免电学法中需对接触单元进行电隔离以及光学法中需要透光材料的不足。因此，本文设计了一种超声法测量油膜厚度的系统，该系统为单通道测量系统，对油膜厚度实现定点测量，可扩展为超声阵列测量系统，实现油膜厚度分布的测量。

1 系统设计

系统结构框图如图1所示。由图可知，本系统由控制子系统和数据采集及处理子系统组成。控制子系统主要实现超声激励信号的启停控制、系统复位、串口通信、LCD显示、按键调整超声激励信号参数等功能[5]。数据采集及处理子系统中的超声换能器接收超声激励信号，将电信号转换成超声波，垂直入射模拟静态油膜结构，反射信号经数字示波器采集上传到上位机上，使用Origin软件对数据进行分析，得出油膜厚度。

图1 系统结构框图

2 控制子系统

2.1 模块分析

该子系统由硬件电路板、电源模块和上位机串口控制软件组成。……