1.一种润滑油膜厚度的电容测量装置,其特征在于,包括一个与受试摩擦副相连的补偿箱,补偿箱通过一条三线电缆和BNT同轴连接器与主控系统连接,通过主控系统中参照电容控制器将受试摩擦副电压传输至滤波器,受试摩擦副电压信号分别传输给PCT控制器以及数据处理系统,经过数据处理系统转化为受试摩擦副的电容,最终通过公式计算出受试摩擦副之间的润滑油膜厚度,参照电容控制器、滤波器以及PCT控制器由主电源箱供电;
所述的补偿箱包含有8个并行排列的电容,用来补偿连接电缆引线的电感,减少电缆本身对测量的影响,受试摩擦副电压信号经补偿箱处理后传输至参照电容控制器;所述参照电容控制器拥有的3个电容选项,分别为100pF、 1nF及10nF,所述参照电容控制器利用3个电容选项产生不同的参照电压Vr,进而利用参照电压与受试摩擦副电压Vt进行对比,经PCT控制器处理后得出PCT值,PCT值反映的是在1秒测试时间内,受试摩擦副电压值Vt大于参照电压Vr的时间,受试摩擦副电压信号经过参照电容控制器处理后传输至滤波器。
2.根据权利要求1所述的润滑油膜厚度的电容测量装置,其特征在于,所述滤波器为一个低通滤波器,拥有5个截止频率选项:3、10、30、100KHz以及全通,低于滤波器选定截止频率的受试摩擦副电压信号将被传输至PCT控制器进行处理。
3.根据权利要求2所述的润滑油膜厚度的电容测量装置,其特征在于,所述的PCT控制器处理由滤波器传输的PCT信号,经过处理后得出PCT电压值Vp,该电压值在实际应用中反映的是受试摩擦副在某一段单位测试时间内出现干摩擦的比例。
4.根据权利要求1所述的润滑油膜厚度的电容测量装置,其特征在于,所述的主电源箱为外接电源;主电源箱中配有电源适配器,可适应99-255V的外接电源。
5.根据权利要求1所述的润滑油膜厚度的电容测量装置,其特征在于,所述的主电源箱通过充电电池供电;充电电池为12V锂电池,通过主电源箱中的充电器进行充电。
6.一种润滑油膜厚度的电容测试方法,其特征在于,采用权利要求1-5中任一项所述的润滑油膜厚度的电容测试装置实现,包括以下步骤:(1)对系统进行校准调试:将电容测试装置与样品电容(电容值Cs=400nF)连接,开启补偿箱、参照电容控制器和滤波器电源,将参照电容值(Cr)设定为10nF,并将滤波器调至3KHz;
(2)受试电容器连接系统后的输出电压Vt可根据公式计算,式中受试电容值Ct=样品电容值Cs=400nF,Vmax为系统最大输出电压=10V,参照电容Cr =10nF;
(3)根据需要,逐个连接补偿箱中的电容,直到数据处理系统显示的输出电压等于第(2)步中计算出的输出电压Vt,因这几个电容为并联,补偿总电容即为所连接电容的和值,至此,校准调试步骤完成,校准完成后,受试摩擦副输出电压等于第(2)步中公式所计算出的输出电压Vt;
(4)进行摩擦副电容测试:用电缆将受试摩擦副表面测点位置与补偿箱连接起来,并将摩擦副表面测点与电缆连接处用环氧树脂封装,避免信号受外部干扰;
(5)调试参照电容控制器中参照电容值:从可选的三个参照电容值中的10nF开始选择,如输出电压值Vt大于5V,则选用1nF;如输出电压值Vt仍然大于5V,则选用100pF;
(6)调节滤波器:依次选择通滤波器的5个截止频率对输出信号消噪,选择输出信号噪声信号最小的截止频率;
(7)上述步骤正确完成后,PCT控制器输出值Vp即受试摩擦副在某一段单位测试时间内出现干摩擦,即油膜厚度为0的比例;
(8)经数据处理系统输出的电压值Vt即为受试摩擦副电容形成的电压,然后可根据公式Vt=Vmax×Cγ÷(Cγ+Ct)可计算出被测脂膜厚度所对应的电容Ct;
(9)根据公式 可以计算出膜厚值d,式中 为材料相对静态介电常数,对
于真空来说,其值为1, 为真空节点常数值8.854×10-12,A为摩擦副重合面积。