油膜厚度測量的雙色光干涉光強調制方法.pdf

1、在軸承或齒輪等機械結構中，相對運動的諸元間存在極薄的油膜從而避免嚴重的磨損，這種潤滑形式稱之為彈性流體動壓潤滑（elastohydrodynamiclubrication/EHL）。光干涉方法是EHL潤滑油膜測量的主要手段，依照入射光源的不同，光干涉測量方法可分為單色光干涉、雙色光干涉及彩色光干涉。對于單色光干涉，研究人員對其技術應用和光學原理都進行了較為詳細的研究，而對于雙色光干涉和彩色光干涉，現(xiàn)有的研究大多圍繞技術應用進行。針對這一

2、研究現(xiàn)狀，本文根據(jù)薄膜光學理論，對油膜測量中的雙色光干涉和彩色光干涉的測量理論進行了研究，揭示了干涉條紋的強度和色彩的形成機制。在此基礎上首次提出了一種基于干涉光強調制的油膜厚度測量技術，并實驗驗證了技術的可行性。完成的主要工作包括:
　　 1使用彩色光干涉色度學模型對彩色光干涉、偽雙色光干涉及激光雙色光干涉的光學特性進行了研究，確定了各光學參數(shù)對光干涉測量的影響，為光干涉系統(tǒng)的設計和參數(shù)設定提供了參考數(shù)據(jù)。
　　 2利

3、用旋轉濾波法成功消除了激光散斑對油膜厚度干涉測量系統(tǒng)的干擾，成功將激光光源引入油膜測量系統(tǒng)中，增大了可測膜厚，提高了測量精度。使用激光取代普通光源加濾光片的結構，使用雙色激光光源取代普通光源加雙色濾光片的機構，能夠有效降低光源的半高全寬。
　　 3首次提出雙色光干涉光強調制油膜膜厚測量技術。?；p色光干涉圖像的RG色彩強度，再將其線性疊加（相加或相減），便可得到光強調制曲線，發(fā)現(xiàn)在較大范圍內光強調制的極值與膜厚存在唯一對應的關系

4、。以此發(fā)現(xiàn)為基礎，提出了基于光強調制的新的雙色光干涉油膜厚度測量技術，避免了原有膜厚測量方法的弊端。
　　 4使用VisualBasic6.0編程語言編寫了光強調制膜厚測量技術的測量程序，并成功對穩(wěn)態(tài)純滾動條件下的球-盤偽雙色光干涉圖像進行了膜厚測量，充分證明了光強調制膜厚測量方法的可行性。
　　 5對光強調制的測量原理進行了詳細的研究，使用雙光束干涉理論及多光束干涉理論對光強調制的特性進行分析，確定了波長選擇、初相位、

5、帶寬等對光強調制的極值點、變化周期等的影響，為測量方法的實際應用建立了理論基礎。
　　 6使用設計的雙色激光干涉系統(tǒng)，采集雙色激光干涉圖像，使用光強調制膜厚測量程序，處理雙色激光干涉圖像。利用光強調制膜厚測量技術，成功測量獲得真實條件下不同載荷下靜態(tài)球-盤接觸的膜厚。
　　 已有的雙色光或彩色光干涉測量技術多利用干涉圖像的顏色刺激值測量油膜厚度，測量精度依賴于嚴格的標定，微小的實驗條件變化會導致測量結果產生極大的誤差。本