[發明專利]一種油膜厚度的超聲測量方法

無效

• 申請號: 201110000717.2
• 申請日: 2011-01-05
• 公開（公告）號: CN102183228A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 馬希直;唐偉坤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及超聲檢測技術，特別是指一種用于測量兩個接觸表面之間油膜厚度的超聲檢測方法。

背景技術

工業生產中，任意兩相互接觸的表面作相對運動時均會發生摩擦。摩擦的存在會導致機械功率降低，磨損增大，嚴重的時候甚至會導致機械損壞。防止摩擦磨損的唯一方法，就是采用某種技術或物質讓兩接觸面分開。使用最早而且也是最簡便的方法是在摩擦表面間加潤滑劑。通常所說的“機械潤滑”就是用潤滑劑來隔開兩摩擦表面，防止它們直接接觸。潤滑劑可以是流體，也可以是固體。最理想的情況下，有效的潤滑可以把摩擦系數減小到1.0×10^-4量級，并把磨損率降低到零。

流體潤滑是機械潤滑中常用的一種潤滑方式，它是在兩個相對運動的摩擦表面之間形成具有一定壓力的流體薄層，能夠將兩接觸表面完全隔開，并依靠流體壓力來平衡零件所受的外載荷。

流體潤滑按潤滑介質的不同可分為氣體潤滑和液體潤滑。其中氣體潤滑用空氣、氫氣及氦氣等氣體作潤滑劑。而液體潤滑以礦物油等液體作為潤滑劑，并根據潤滑膜的形成機理還可以進一步分為靜壓潤滑和動壓潤滑。液體靜壓潤滑是借助外部設備，向摩擦表面間供給具有一定壓力的潤滑油，依靠潤滑油的壓力將兩個表面分開，從而避免兩表面的直接接觸。動壓潤滑則是依靠摩擦表面間的相對運動，將具有一定粘性的潤滑油帶入收斂間隙，因液體的動壓作用在油膜內部產生壓力以平衡外載荷，并使液體形成足夠厚的油膜將兩工作表面完全隔開。表1列出了幾種潤滑類型的油膜厚度和摩擦系數的大致范圍。

表1

潤滑油的主要作用是降低摩擦表面的摩擦及磨損，但由于工業機械使用的范圍很廣，各種機械隊潤滑油的要求除了要滿足降低摩擦、磨損的主要要求外，還有一些隨著工作環境、工作條件不同而提出的特殊要求。因此，潤滑油隨著使用要求的不同分為很多種。表2列出了幾種潤滑油的性能。

表2

隨著工業生產效率的不斷提高，以及科學技術水平的不斷發展，工業生產設備，軍事裝備以及科研儀器中的某些設備承載能力越來越大，設備的運行速度也向著高速和超高速方向發展，因此設備的潤滑狀況越來越惡劣。由于高的表面比壓，大的載荷沖擊以及表面間的線速度，導致油膜變的很薄，極易破損，使得接觸面處于干摩擦狀態，接觸面的溫度顯著升高與磨損明顯加劇，最終導致設備不能正常工作，嚴重情況下將導致設備停止工作，引起重大事故及人員傷亡。而當油膜過厚時，又會導致工作過程中出現漏油現象，承載能力下降，工作不穩定等現象。由此可見，合適的油膜厚度是機械設備能否正常工作的一個關鍵因素。

電學和光學方法能成功測量出油膜厚度，但是它們均存在著一定的不足。電學方法需一個導電的平面或一個完全電隔離的接觸單元來安裝傳感器；光學方法的主要缺點是兩個接觸體之一必須用透明材料制成，測量中，這就需要與油膜接觸的實體是透明的或者實體上留有傳遞光束的窗口，這與機械零件的實際工況有較大差別。所以電學方法和光學方法一般用于實驗室中，在工業領域中還沒有得到廣泛的應用。針對電學和光學方法測量膜厚的局限性，提出了超聲檢測技術。

超聲檢測技術是利用超聲來進行各種檢測和測量的技術。廣義地講，超聲檢測包括超聲工業檢測和超聲醫學診斷。其中，超聲工業檢測又包括了超聲工業檢驗和超聲工業測量兩個方面。超聲工業檢測是利用超聲進行介質和部件內部缺陷的探測，其中包括金屬與非金屬原材料內部缺陷的探測，粘結或焊接缺陷的探測和地層缺陷的探測，通常稱為超聲無損探傷。

超聲工業測量，是利用待測的與介質特性和狀態有關的非聲學量(如液體的密度、粘度、濃度、流量、液位和固體的致密度、晶粒度、彈性、硬度、粘結強度、厚度、應力以及溫度等)于描述介質聲學特性的超聲量(如聲速、衰減、聲阻抗等)之間存在的關系，通過這些超聲量的測定來分析介質的特性、評價介質質量和測出某些與工程有關的參量。

當一股聲波入射到兩種不同介質的接觸面時，一部分聲波發生透射，一部分聲波會發生反射。反射的部分與入射聲波的比值定義為反射系數，記為R。反射系數R由界面兩側介質的聲阻抗決定