[发明专利]一种润滑膜厚度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑膜领域，更具体地，涉及一种润滑膜厚度测量方法。

背景技术

在机械运转部件之间形成足够厚度的油膜，将摩擦副接触区分割开来，是降低摩 擦，避免磨损的重要手段。光干涉法是目前普遍采用的一种测量润滑膜厚度方法，其测量原 理是通过检测光线入射球盘装置接触区时所产生的光干涉条纹，计算分析得到接触区的润 滑膜厚度。因为光干涉测量方法的高灵敏度，所以膜厚测量分辨率能够很容易达到纳米量 级，测量同时还能够比较直观地得到摩擦副间的油膜形状和其变化的过程。光干涉法测量 润滑膜不足之处是要求摩擦副一侧的材料(通常是圆盘)必须透明，一般来说只用于基础研 究、油品测试等，但这仍不妨碍其成为最广泛使用的测量和研究润滑膜的途径之一。

光干涉法测量膜厚根据不同的入射光，分为白光干涉和单色光干涉。白光干涉获 得的是彩色图像，通过比较经标定的干涉图像与待测图像的颜色来确定润滑膜的厚度；单 色光干涉获得的是灰度图像，图像的灰度信息与干涉光的光强相对应，基于相对光强原理 经计算分析可以得到润滑膜的厚度。采用白光干涉时，标定已知几何形状的干涉图像较复 杂，必须通过计算机软件客观比较颜色确定膜厚；采用单色光干涉时，标定干涉的级次较困 难，以及计算膜厚时必须考虑环境光线等的影响因素提高计算精度。目前单色光干涉时没 有考虑到单色光相干长度对膜厚光强关系的影响，仍缺乏一种能对润滑膜厚度进行动态测 量和标定，并且测量精度较高的方法。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种润滑膜厚度测 量方法，相对于现有技术的单色光测量润滑膜厚度的方法，本发明具有更高的精度，更适合 于润滑膜厚度的动态测量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种润滑膜厚度测量方法，包括：

在玻璃盘和钢球轻载接触、静止的状态下，特定波长单色光垂直入射接触区，获取 此零膜厚的干涉图像；

标定零膜厚时的干涉图像中牛顿环各干涉级次的光强极值，以及干涉零级的光强 初值；

添加待测量膜厚下的摩擦副接触载荷，连续采集摩擦副由启动一刻至运行达到设 定的目标速度这一动态过程所产生的所有干涉图像；

将所述所有干涉图像转化为灰度图像，作出中心膜厚处像素点灰度随时间变化的 曲线，估算待测工况下中心膜厚的干涉级次，动态标定图像干涉级次；

由估算的待测工况下中心膜厚级次判别相邻条纹的干涉半级，由中心向外顺序增 加，并记录每一干涉半级的光强极值；

根据零膜厚时的光强极值、光强初值以及动态过程对应干涉图像的干涉半级和光 强极值计算图像中每一像素点的膜厚，得到完整的点接触润滑膜形状。

上述方案中，所述特定波长单色光通过白光经过特定中心波长的滤光片过滤后获 得。

上述方案中，计算图像中每一像素点膜厚的具体计算方式如下：

h=λ4πnd[(-1)karccosI‾k-arccosI‾0+(k+|sinkπ2|)π]]]>