一、导读
随着航空航天、能源、动力工程等高新技术行业的迅速发展，滑动轴承时常需在高温、高速和高负荷下连续运转，润滑失效会增加被润滑装置的摩擦和磨损，因此极端环境下相对运动表面的润滑近年来变得越来越重要。而自润滑耐磨涂层材料的几何厚度是评价其磨损的重要指标之一，其几何厚度的检测对防止涂层失效具有重要意义。
2023年3月，本研究所在《Coatings》发表了题为“Thickness Measurement of Self-Lubricating Fabric Liner of Inner Ring of Sliding Bearings Using Spectral-Domain Optical Coherence Tomography”的文章。论文将光学相干层析成像(OCT)技术和汉宁窗能量重心矫正法(HnWECM )相结合，提出了一种自润滑纤维涂层几何厚度高精度检测的新方法，该方法可以准确测量自润滑纤维涂层的几何厚度并且不受材料折射率的影响。文章第一作者为21级硕士研究生邓耀森，第二作者为我研究所所长钟舜聪教授，通讯作者为我所林杰文老师，研究所张秋坤老师等研究所其他成员也共同参与了课题研究。
二、内容简介
1.涂层厚度和群折射率测量方法
本研究采用频域光学相干层析成像系统，其是基于低相干干涉原理的高精度三维层析成像技术，该系统由光纤迈克尔逊干涉仪、宽带光源、光谱仪和信号处理设备组成，如Figure 1所示。
Figure 1.Schematic diagram of the SD-OCT. SLD: superluminescent diode; MS: mating sleeve; FC: fiber coupler (50:50); BL: bearing liner; PB: probe beam; RB: reference beam; G: grating; C: collimator; M: mirror; L: lens; FSG: fused silica glass; S: sample; RB: reference beam; PB: probe beam.
论文所提出的方法对离体自润滑涂层样品在三种不同放置方式下的光谱信号分别进行采集，对各组信号进行光谱矫正，快速傅里叶变换以及汉宁窗能量重心矫正处理后获取各反射层位置数据，其实验过程如图Figure 2所示，最终根据光学厚度与几何厚度的关系，我们可以精确计算自润滑涂层样品的厚度以及群折射率。
Figure 2.Inspection schematic diagram: (a) the interferometric signal and FFT result of FSG2; (b) the interferometric signal and FFT result of FSG2 after inserting the liner into the probe beam; (c) the surface and inner layer of the liner.
2.实验测试
自研制的滑动轴承自润滑纤维涂层厚度检测系统如Figure 3所示，我们在自润滑涂层多个不同的位置进行了信号采集并计算，其结果如Figure 4所示。为了验证我们的新方法的准确性和可行性，我们使用螺旋测微计来测量涂层的几何厚度并进行对比，最终结果表明我们测量所得到的几何厚度的平均值与螺旋测微计测量测得的平均值之间的偏差在0.430%。
Figure 3.The tomographic image of the inner diameter liner: (a) the photo of the experimental system; (b,c) the diagram of the sliding bearing; (d) the tomographic image of the inner ring liner; (e) the partially enlarged view of (d); (f) the 1-D figure of the dotted line in (e).
Figure 4.The line chart of geometric thickness data at different detection tracks of the peeled-off self-lubricating fabric liner.
三、小结
论文基于频域光学相干层析成像技术与汉宁窗能量重心矫正方法，根据几何厚度与光学厚度之间的关系提出了一种能够精确计算自润滑纤维涂层厚度的新方法。
在未来的工作中，我们计划采用中心波长为1560 nm的近红外宽带光源，结合频率上转换近红外光谱仪，提高系统的探测深度，并减少涂层散射的影响，这将使我们能够从自润滑纤维涂层中获得更高分辨率更清晰的信号，获得更精确的涂层厚度测量结果。
原始文献：Deng, Y.; Zhong, S.; Lin, J.; Zhang, Q.; Nsengiyumva, W.; Cheng, S.; Huang, Y.; Chen, Z. Thickness Measurement of Self-Lubricating Fabric Liner of Inner Ring of Sliding Bearings Using Spectral-Domain Optical Coherence Tomography. Coatings 2023, 13, 708.
原文链接：https://doi.org/10.3390/coatings13040708
