油膜厚度測(cè)定儀是摩擦學(xué)研究和工業(yè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)的核心設(shè)備,其工作原理與關(guān)鍵技術(shù)圍繞非接觸測(cè)量、多物理場(chǎng)耦合及高精度信號(hào)處理展開,主要分為光學(xué)、電學(xué)和聲學(xué)三大技術(shù)路徑,并衍生出多種工程化實(shí)現(xiàn)方案。
光學(xué)原理以紅外濾光技術(shù)為核心,通過檢測(cè)油膜分子對(duì)特定波長(zhǎng)紅外光的吸收衰減差異實(shí)現(xiàn)測(cè)量。當(dāng)紅外光源以1550nm波長(zhǎng)穿透油膜時(shí),油膜中的C-H鍵振動(dòng)導(dǎo)致能量衰減,儀器通過光電探測(cè)器捕捉反射光強(qiáng)度變化,結(jié)合標(biāo)定曲線計(jì)算厚度。該技術(shù)具有非接觸、無損、響應(yīng)速度快(<1ms)的特點(diǎn),典型設(shè)備如化工儀器網(wǎng)提到的紅外油膜測(cè)厚儀,可實(shí)現(xiàn)0.1μm級(jí)分辨率,適用于金屬表面油膜的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。
電學(xué)原理以電渦流傳感器為代表,基于電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。當(dāng)交流電通過線圈時(shí),在金屬基體表面產(chǎn)生渦流場(chǎng),油膜作為介質(zhì)會(huì)改變渦流強(qiáng)度和相位。英國(guó)真尚有ZED23系列傳感器通過分析阻抗變化,可實(shí)時(shí)測(cè)量0.1-2000μm范圍內(nèi)的油膜厚度,精度達(dá)±0.5μm。該技術(shù)抗干擾能力強(qiáng),能在高溫(200℃)、油污等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作,廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、渦輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的潤(rùn)滑狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
關(guān)鍵技術(shù)突破體現(xiàn)在三方面:一是多物理場(chǎng)耦合標(biāo)定,通過同步采集溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等參數(shù),建立油膜厚度動(dòng)態(tài)模型;二是微納級(jí)信號(hào)處理,采用鎖相放大技術(shù)提升信噪比,解決微米級(jí)油膜信號(hào)易受振動(dòng)干擾的難題;三是曲面自適應(yīng)測(cè)量,如光纖位移傳感器通過多點(diǎn)布局和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償算法,實(shí)現(xiàn)氣缸、活塞等復(fù)雜曲面的厚度分布測(cè)繪。這些技術(shù)共同支撐了油膜測(cè)定儀在航空航天、汽車制造、能源裝備等領(lǐng)域的高精度應(yīng)用。