机械密封、轴承、导轨等各种机械传动结构,经常因为接触而产生磨擦和磨损。为了保护机械设备不受损坏,通常引入一层液体层在机械传动零部件中,起到润滑、冷却、密封和防锈等作用。一旦液体层失效,运转中的机械传动结构就会失去保护,并发生不可逆转的损坏。在严重的情况下,它将导致机械设备产生故障,带来财产损失,甚至带来隐藏的安全隐患并影响人身安全。为了确保机械设备的安全运行,监视液体层的工作状态并确保其正常运行尤为重要。针对于此,开展超声测量液体层厚度研究不仅具有科学研究意义,还具有工程实用价值。抱着解决机械传动结构中液体层厚度测量问题的目的,本文在实验室搭建了超声测量液体层厚度试验平台之后,开展了超声测量机械结构液体层厚度的方法研究。具体的研究内容如下所述。根据三层介质的声学特性,通过分析中间液体层的反射系数,根据反射系数中的谐振频率推导了谐振模型,根据反射系数中的刚度系数推导了弹簧模型。按照超声换能器的频带范围,分别确定了弹簧模型法和谐振模型法各自能测量的液体层厚度范围。基于超声波的传播特性,推导了相关系数模型。超声脉冲信号的相位变化规律会随着被测液体层厚度的变化而改变,根据这一规律,推导建立了相位模型。建立四种超声测量模型之后,各自分析了这四种模型的测量精度以及超声测量误差的影响因素。在实验室搭建了超声测量液体层厚度试验平台,展开了超声测量液体层厚度的研究工作,针对不同厚度的液体层,分别使用弹簧模型、谐振模型、相关系数模型和相位模型进行测量和计算。实验结果表明,四种测量模型的计算值与实际值基本吻合,并分析比较了四种模型的优点与不足。相位模型的推导建立为超声测量机械结构液体层厚度提供了新的思路和方法。