Phương pháp đo quang

Giao thoa ánh sáng

Độ dày được tính toán bằng cách sử dụng sự thay đổi sọc giao thoa do phản xạ ánh sáng trên bề mặt trên và dưới của màng dầu. Sau khi ánh sáng tới xuyên qua một chất nền trong suốt, chẳng hạn như một đĩa thủy tinh, hai chùm ánh sáng phản xạ trên màng dầu với bề mặt kim loại sẽ giao thoa và khoảng cách sọc hoặc lượng chuyển động tỷ lệ nghịch với độ dày của màng dầu. Ví dụ, máy đo EHD2 của PCS UK dựa trên nguyên tắc giao thoa quang siêu mỏng, cho phép đo độ chính xác từ 1-1000nm và thu được hệ số lực kéo đồng bộ. Phương pháp này có độ phân giải cao, trực quan hóa mạnh mẽ, nhưng cần truyền ánh sáng, nhạy cảm với rung động môi trường và được sử dụng nhiều trong nghiên cứu phòng thí nghiệm.

Phương pháp hấp thụ hồng ngoại

Dựa trên đặc tính hấp thụ của các chất dầu đối với các bước sóng cụ thể của tia hồng ngoại. Sau khi một nguồn ánh sáng hồng ngoại xuyên qua màng dầu, nó phát hiện những thay đổi cường độ ánh sáng còn lại và tính toán độ dày bằng định luật Bill-Lambert. Ví dụ, máy đo độ dày màng dầu hồng ngoại có thể nhanh chóng đo màng dầu bề mặt kim loại, độ chính xác lên đến micron và ít bị nhiễu bởi ánh sáng xung quanh, phù hợp cho các trang web công nghiệp.

Phương pháp đo điện

Phương pháp điện dung

Độ dày được tính bằng cách đo giá trị điện dung giữa các điện cực trên và dưới màng dầu. Điện dung có mối quan hệ nghịch đảo với độ dày màng, thích hợp cho các cảnh bôi trơn dòng chảy của toàn bộ màng. Nhưng khi độ dày màng nhỏ hơn 0,5μm thì dễ bị điện giật, và hằng số điện môi chất bôi trơn không ổn định sẽ dẫn đến lỗi, chủ yếu được sử dụng để đo tiếp xúc.

Phương pháp xả điện áp

Điện áp được áp dụng giữa ma sát kim loại và điện áp xả có mối quan hệ tuyến tính với độ dày màng (điện áp tăng khoảng 0,18V cho mỗi 1 μm độ dày màng). Phương pháp này đã được sử dụng để đo màng dầu bánh răng, nhưng bị ảnh hưởng nhiều bởi độ sạch của chất bôi trơn và độ chính xác thấp hơn.

So sánh phương pháp và đề xuất

Độ chính xác và phạm vi: độ phân giải của phương pháp quang học (chẳng hạn như giao thoa ánh sáng) có thể đạt đến mức nano, phù hợp với màng dầu mỏng; Phương pháp điện (như điện dung) có phạm vi lớn hơn, nhưng độ chính xác bị giới hạn bởi sự ổn định của môi trường.

Kịch bản ứng dụng: Giao thoa ánh sáng được sử dụng nhiều trong nghiên cứu ma sát trong phòng thí nghiệm; Phương pháp hấp thụ hồng ngoại và điện dung phù hợp hơn cho các trang web công nghiệp; Phương pháp điện áp phóng điện đã dần bị loại bỏ do lỗi lớn hơn.

Xu hướng phát triển: Phương pháp quang học trở thành dòng chính do không tiếp xúc, lợi thế trực quan, kết hợp với cảm biến sợi quang hoặc công nghệ thị giác máy có thể nâng cao hơn nữa khả năng đo động.