Page 82 - 摩擦学学报2025年第9期

1336 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b) (c)
2.0 0.15 12
10
1.5 0.10 8
Δh/h/% 1.0 Δh/h/% Δh/h/% 6

0.5 0.05 4
2
80 20 80 20 80 20
60 60 40 60 60 40 60 60 40
40
40 80 Setting oil film Temperature/℃ 80 Setting oil film Temperature/℃ 80 Setting oil film
40
20 100 thickness/μm 20 100 thickness/μm 20 100 thickness/μm
Temperature/℃
Fig. 5 Oil film thickness measurement errors caused by the change of medium acoustic parameters induced by the
temperature: (a) babbitt alloy; (b) steel; (c) lubrication oil
图 5 温度对介质声学参数的影响导致的相位法膜厚测量误差：(a) 巴氏合金；(b) 钢；(c) 润滑油

Micro positioning stage

Movable
Calibration block Plinth block
Displac- Oil
ement Thermcouple
Capacitive sensor Fixed block

Heating pad

PC Date acquisition Piezoelectric
system element
Temperature PC
module

Ultrasonic
pulser receiver

Fig. 6 The schematic of the apparatus
图 6 试验台原理示意图

选取中心频率为10 MHz、厚度为0.2 mm和直径为7 mm 表面与移动样件下表面的平行度，使其尽可能保持平
的超声波压电元件作为超声波传感器，通过粘合剂粘 行，然后在固定样件表面滴入适量润滑油，通过位移
贴在固定样件的背面，通过同轴电缆连接超声波压电 平台设置步进距离，利用计算机控制位移平台驱动移
元件的正负极并接入膜厚超声检测系统中，膜厚超声 动样件不断接近固定样件，形成油膜层.
检测系统采集超声波在不同润滑油膜层上的反射信 通过加热片控制试验温度来实现不同温度的模
号并传输到工业电脑中进行后续处理. 温度检测控制 拟，并利用温度传感器对温度进行实时监控. 此外，为
模块则由硅胶加热片、温控器和温度传感器三部分组 了获得润滑膜厚度的设定值，首先构造1个处于共振

成. 试验过程中，将硅胶加热片粘贴在固定试块表面， 区域的膜厚，以共振法测量的膜厚值作为基准，然后
调节固定样件的温度并通过油膜层传导至移动样件，在 通过位移平台控制移动样件持续下降，利用电容传感
固定样件、移动样件和超声波传感器侧面分别安装 器精确记录下降位移，结合初始膜厚与下降位移获得
1个温度传感器，对温度进行监控，实现系统温度控制. 一系列已知厚度的油膜层. 利用膜厚超声相位检测方
在实际测量过程中，首先在固定样件底部不同区 法对一系列已知厚度的润滑油层厚度进行测量，对比
域塞装不同数量厚度为5 μm的垫片，调节固定样件上 校验膜厚超声相位检测方法的精度.