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1、10申请公布号CN102353335A43申请公布日20120215CN102353335ACN102353335A21申请号201110158229422申请日20110614G01B11/0620060171申请人青岛理工大学地址266033山东省青岛市四方区抚顺路11号72发明人褚晓东郭峰李霞王文74专利代理机构山东清泰律师事务所37222代理人聂磊54发明名称油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法57摘要本发明提供一种油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，包括以下步骤（1）确定临界速度；（2）划分速度段，记录光强曲线；（3）计算油膜厚度。本发明通过逐步启动或逐步停机的方式，分几个速度段逐步增加或。
2、减小速度，有效解决由于油膜厚度变化速度过快，由干涉图像所测得的光强曲线丢失干涉级次的问题，从而更加准确计算油膜厚度。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图4页CN102353342A1/1页21一种油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，其包括以下步骤（1）确定临界速度实验中，当油膜厚度变化较大时，通过直接启动或直接停机得出的光强曲线中，相邻波峰波谷之间无采样点，说明已经出现丢失干涉级次的现象，逐步降低电机速度直到光强曲线中没有干涉级次丢失的现象出现，记录下干涉级次由丢失到不丢失转变时的电机速度作为临界速度；（2）划分速度段，记录各段光强曲线选取低。
3、于临界速度的速度值，作为划分速度段测量油膜厚度的起点速度值，将实验中所设定的电机速度最大值作为终点速度值，起点速度与终点速度之间划分速度段，在需要电机启动阶段的光强曲线时，实验中由起点速度通过各个速度段逐步增大电机速度达到所需的终点速度，并记录下各速度段的光强曲线；在需要电机停机阶段的光强曲线时，由终点速度通过各个速度段逐步降低电机速度到起点速度，并记录下各速度段的光强曲线；（3）计算油膜厚度起点速度值对应的油膜厚度与每个速度段测得的光强曲线计算出的油膜厚度之和，即为实验测得的油膜厚度。2根据权利要求1所述的油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，其中，步骤（2）中划分各个速度段时，选取的各个速度值。
4、是在楔形滑块轴承研究中所需相对滑动速度的基础上，以在对数坐标系中分布均匀以及各个速度段的光强曲线中的波峰波谷之间的数据采集点的个数不少于1个为原则划分的。3根据权利要求1所述的油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，其中，所使用的电机为伺服电机，并为其配有配套的控制卡，实验中通过控制输入的脉冲频率来控制电机速度。权利要求书CN102353335ACN102353342A1/4页3油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法技术领域0001本发明涉及高油膜厚度条件下，微型滑块轴承油膜厚度的光干涉测量方法，属于低副接触流体动力润滑油膜厚度的实验测量领域。背景技术00021962年，KIRK首次将光干涉技术应用于弹流。
5、润滑试验研究中成功地在实验中测量出弹流油膜形状；随后，1966年CAMERON和GOHAR发表了应用光干涉法测量弹流油膜厚度的第一篇文章；此后，光干涉法被证明是测量油膜形状和厚度的一种有效方法并被广泛应用在弹流润滑的研究中。0003图1是青岛理工大学郭峰研制的微型滑块轴承润滑油膜测量仪，该测量仪是光干涉法在流体动压润滑研究方面的成功应用，能够测量恒倾角面接触流体动力润滑油膜的厚度。图2所示是该测量仪膜厚测量系统的工作过程（1）冷光源经同轴照明设备输入显微镜，照射在滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像；（2）干涉图像通过显微镜的放大投射到与显微镜目镜相连的CCD上，经CCD和图像采集卡的处理。
6、在电脑屏幕上显示出干涉图像（如图3）；（3）干涉图像经编制的图像处理软件的处理转换成光强曲线（如图4），由光强曲线得出干涉级次，利用干涉级次与油膜厚度之间的关系计算出油膜的厚度。0004然而，在该实验系统测量油膜厚度的过程中发现在油膜厚度值较大的情况下，当油膜厚度变化比较快时，启动或停机过程中会出现丢失干涉级次的现象，从而会影响油膜厚度的准确测量与计算。0005出现上述丢失干涉级次现象的原因，主要是实验系统所采用的图像采集卡的处理能力（最高处理速度为60帧/秒）限制了油膜厚度快速变化时对实验中一点处的光强的采集速度。如果采用更换高速图像采集卡，或者是通过编制特定的伺服电机控制软件来控制电机的启。
7、动与停机速度来解决这个问题，将大大增加实验设备的成本。发明内容0006针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，通过逐步启动或逐步停机的方式，分几个速度段逐步增加或减小速度，有效解决由于油膜厚度变化速度较快，由干涉图像所得到的光强曲线会出现丢失干涉级次的问题，从而更加准确计算出油膜厚度。0007为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，其包括以下步骤（1）确定临界速度实验中，当油膜厚度变化较大时，通过直接启动或直接停机得出的光强曲线中，相邻波峰波谷之间无采样点，说明已经出现丢失干涉级次的现象。逐步降低。
8、电机速度直到光强曲线中没有干涉级次丢失的现象出现，记录下干涉级次由丢失到不丢失转说明书CN102353335ACN102353342A2/4页4变时的电机速度作为临界速度；（2）划分速度段，记录各段光强曲线选取低于临界速度的速度值，作为划分速度段测量油膜厚度的起点速度值，将实验中所设定的电机速度最大值作为终点速度值，起点速度与终点速度之间划分速度段；在需要电机启动阶段的光强曲线时，实验中由起点速度通过各个速度段逐步增大电机速度达到所需的终点速度，并记录下各速度段的光强曲线；在需要电机停机阶段的光强曲线时，由终点速度通过各个速度段逐步降低电机速度到起点速度，并记录下各速度段的光强曲线；（3）计算。
9、油膜厚度起点速度值对应的油膜厚度与每个速度段测得的光强曲线计算出的油膜厚度之和，即为实验测得的油膜厚度。0008上述的油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，其中，步骤（2）中划分各个速度段时，选取的各个速度值是在楔形滑块轴承研究中所需相对滑动速度的基础上，以在对数坐标系中分布均匀以及各个速度段的光强曲线中的波峰波谷之间的数据采集点的个数不少于1个为原则划分的。0009上述的油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，其中，所使用的电机为伺服电机，并为其配有配套的控制卡，实验中通过控制输入的脉冲频率来控制电机速度，以此来达到精确控制玻璃盘与滑块组成的摩擦副的相对滑动速度的目的。0010本发明具有如下优点及有益。
10、效果通过逐步启动或逐步停机的方式，分几个速度段逐步增加或减小速度，有效解决由于油膜厚度变化速度较快，由干涉图像所得到的光强曲线会出现丢失干涉级次的问题，消除了丢失干涉级次的现象，从而更加准确计算出油膜厚度。附图说明0011图1是实验中用到的微型滑块轴承润滑油膜测量仪；图2是膜厚测量系统原理图；图3是微型滑块轴承润滑油膜测量仪数据采集界面图；图4是直接停机时采集到的光强曲线图；图5是分段速度值对应脉冲频率为23141808的光强曲线图；图6是分段速度值对应脉冲频率为18081412的光强曲线图；图7是分段速度值对应脉冲频率为14121103的光强曲线图；图8是分段速度值对应脉冲频率为110386。
11、2的光强曲线图；图9是分段速度值对应脉冲频率为862673的光强曲线图；图10是分段速度值对应脉冲频率为673526的光强曲线图；图11是分段速度值对应脉冲频率为526411的光强曲线图；图12是分段速度值对应脉冲频率为411321的光强曲线图；图13是分段速度值对应脉冲频率为321251的光强曲线图；图14是分段速度值对应脉冲频率为2510的光强曲线图。具体实施方式0012本实施例结合附图说明如下说明书CN102353335ACN102353342A3/4页5实验条件透明圆盘为K9玻璃盘，玻璃盘表面加镀铬膜与二氧化硅膜（CRSIO2），反射率20，表面粗糙度RA为4NM；微型滑块材料选为轴承。
12、钢，工作面尺寸为10MM4MM，其工作面为高反射率的精密研抛表面，表面粗糙度RA为810NM；环境温度201，相对湿度505；润滑油为PB450，其动力粘度（20）为460MPAS，折射率为15，载荷为8N，面倾角为1727。0013本实施例的油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法，其包括以下步骤（1）确定临界速度实验中，所使用的电机为伺服电机，通过控制输入的脉冲频率来精确控制电机速度。脉冲频率为2314时，由直接停机的方法得到图4所示的光强曲线，光强曲线的中部相邻的波峰与波谷之间无采样点，说明已经出现丢失干涉级次的现象。逐步降低电机速度直到光强曲线中没有干涉级次丢失的现象出现，记录下干涉级次由丢失。
13、到不丢失转变时的电机速度作为临界速度（本例中为251）；（2）划分速度段，记录各段光强曲线如表1所示，依据楔形滑块轴承研究中相对滑动速度的需要，以在对数坐标系中分布均匀以及各个速度段的光强曲线中的波峰波谷之间的数据采集点的个数不少于1个为原则选取各个速度段的数值；本实施例的速度段用脉冲频率表示分别为23141808，18081412，14121103，1103862，862673，673526，526411，411321，321251，2510，按照上述速度段逐步改变电机速度并记录下上述各个速度段的光强曲线图，如图5图14所示；表1实验中速度段速度值与对应的脉冲频率对应表速度（MM/S）294。
14、93776483361877920脉冲频率251321411526673速度（MM/S）1013912979166142126827226脉冲频率8621103141218082314（3）计算油膜厚度干涉光强的计算公式为，式中，M1,2,表示反射光的电向量，其中直接从铬玻璃界面反射而来，其他均从下面各层反射而来，假如仅考虑和形成的干涉，此时被称为双光束干涉，则干涉强度是润滑膜厚的余弦函数，从而由光强反求出零级膜厚为，式中，再由干涉图中任一点的干涉级次,计算出对应点处的油膜厚度加上各个速度段的光强曲线计算出的油膜厚度，即为实验中大油膜厚度条件下测得的油膜厚度。0014运用本发明的油膜厚度光干涉。
15、测量的阶梯速度方法测得的油膜厚度与现有技术说明书CN102353335ACN102353342A4/4页6中直接启动或停机的方法得到的油膜厚度比较，如表2所示表2直接启动或停机法与本发明方法测算得出的膜厚值对比速度脉冲频率251321411526673直接启动或停机膜厚值NM12107971435791173451620683162499022本发明方法膜厚值NM12114241439443173069620771962490747速度脉冲频率8621103141218082314直接启动或停机膜厚值NM27049662714672284230135885844510608本发明方法膜厚值NM。
16、28864583623396402048549484225447268由表2结合图4图14得出，在油膜厚度大时，两种方法的测量结果差距明显，在直接启动或停机方法的测量过程中有干涉级次丢失的现象出现，采用本发明的油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法有效解决了干涉级次丢失的问题，对减小油膜厚度测量误差具有显著效果。0015以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。说明书CN102353335ACN102353342A1/4页7图1图2说明书附图CN102353335ACN102353342A2/4页8图3图4说明书附图CN102353335ACN102353342A3/4页9图5图6图7图8图9图10图11说明书附图CN102353335ACN102353342A4/4页10图12图13图14说明书附图CN102353335A。