Page 77 - 摩擦学学报2025年第9期

第 45 卷 第 9 期 摩擦学学报（中英文） Vol 45 No 9
2025 年 9 月 Tribology Sept, 2025

DOI: 10.16078/j.tribology.2024090 CSTR: 32261.14.j.tribology.2024090

王禹, 张成旭, 季玉忠, 张凯, 冯凯. 考虑温度影响的大范围膜厚超声相位检测方法研究[J]. 摩擦学学报（中英文）, 2025, 45(9):
1331−1340. WANG Yu, ZHANG Chengxu, JI Yuzhong, ZHANG Kai, FENG Kai. A Large-Range Ultrasonic Phase Method for
Oil Film Thickness Measurement Considering the Temperature Influence[J]. Tribology, 2025, 45(9): 1331−1340.

考虑温度影响的大范围膜厚超声

相位检测方法研究

1
1,2*
3
1
王 禹 , 张成旭 , 季玉忠 , 张 凯 , 冯 凯 1
(1. 湖南大学 高端智能装备关键部件湖南省重点实验室，湖南 长沙 410082；
2. 泉州湖南大学工业设计与机器智能创新研究院，福建 泉州 362000；
3. 江苏金风科技有限公司，江苏 盐城 224000)
摘 要: 润滑油膜厚度是表征摩擦学元件润滑状态的关键性能指标，由于所处空间的密闭性以及尺度的微小性，润
滑油膜厚度的精确测量极具挑战. 传统基于超声波在润滑油膜层上反射信号幅值的膜厚测量方法采用单个传感器
存在测量盲区，限制了膜厚超声检测方法在工业中的应用. 本研究中发展了1种基于超声波在润滑油膜层上反射信
号相位的膜厚测量方法，该方法可以消除传统膜厚超声幅值检测方法在弹簧模型法与共振法之间存在的测量盲
区，实现膜厚大范围测量. 系统分析了温度对相位膜厚测量精度的影响并开发了相应的补偿方法，设计搭建了温度
可控的高精度膜厚测量校验台，开展了等温与变温条件下的校验试验. 试验结果表明：在等温条件下，相位膜厚测
量方法的最大测量误差小于8%，在变温条件下，温度的改变将明显影响相位法膜厚检测的精度，考虑温度的影响
对超声反射信号进行相位补偿以及声学参数补偿将显著降低相位法测量误差，最大测量误差小于20%，本研究的工

作可进一步丰富膜厚超声测量方法并为膜厚超声测量的工程应用提供参考.
关键词: 润滑油膜厚度; 超声检测; 相位; 大范围; 温度
中图分类号: TH117.2 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2025)09–1331–10

A Large-Range Ultrasonic Phase Method for Oil Film Thickness

Measurement Considering the Temperature Influence

1
1
1,2*
3
WANG Yu , ZHANG Chengxu , JI Yuzhong , ZHANG Kai , FENG Kai 1
(1. Hunan Provincial Key Laboratory of Critical Components for Frontier Equipment, Hunan University,
Hunan Changsha 410082, China;
2. Innovation Institute of Industrial Design and Machine Intelligence Quanzhou-Hunan University,
Fujian Quanzhou 362000, China;
3. Jiangsu Goldwind Science&Technology Co, Ltd, Jiangsu Yancheng 224000, China)

Received 27 April 2024, revised 9 July 2024, accepted 10 July 2024, available online 16 September 2025.
*Corresponding author. E-mail: kzhang@hnu.edu.cn, Tel: +86-13875963001.
This project was supported by the National Natural Science Foundation of China (52275189), the Science and Technology
Innovation Program of Hunan Province (2022RC1137), the Key R&D Program of Hunan Province (2022GK2046), the Natural
Science Foundation of Hunan Province (2022JJ30156), the Natural Science Foundation of Fujian Province (2021J01542) and Jiangsu
Goldwind Science＆Technology Co, Ltd. commissioned project.
国家自然科学基金项目(52275189)、湖南省科技创新人才项目(2022RC1137)、湖南省重点研发计划项目(2022GK2046)、湖南
省自然科学基金面上项目(2022JJ30156)、福建省自然科学基金面上项目(2021J01542)和江苏金风科技有限公司委托项目资助.