柴油机气缸润滑油膜厚度反映了接触面间的润滑情况,可以对气缸内摩擦情况做出评价,对于发动机的运行有着重要的作用。目前测量气缸润滑油膜厚度的方法诸如电学方法的电容法和电磁法,光学方法的光纤传感器法和激光荧光测量法等等都有一定缺陷,温度、外界干扰和设备本身都会对结果造成影响。超声波测量法具有应用范围广、探测精度高、穿透能力强、非侵入性、对探测环境亲和性好、测量便捷、危险性小等优点,是未来气缸油膜厚度测量的主流方法。由于柴油机工作过程较为复杂,影响因素多,因此本文对超声波方法测量润滑油膜厚度进行基础研究。本文根据声学与流体力学等相关知识,根据超声波在介质中传导的性质及公式,对于不同油膜厚度的情况分别采用谐振模型和等效弹簧模型,据此对超声波的频率、反射系数和油膜厚度之间的关系以及相互影响的原理进行研究对比。在模型建立后,对其测量精度进行了分析计算,并分析了实验室可能产生的误差以及外界环境因素对油膜厚度测量的影响,从而能在接近柴油机工作情况下进行试验台的设计的同时尽量减少实验误差。在了解超声波换能器工作原理后,对于谐振模型和等效弹簧模型两种模型,对实验台结构进行创新,设计和制作了千分尺结构和楔形结构的超声波测量油膜厚度实验台,并利用MATLAB程序对信号数据进行处理。本文通过实验完成了对三层介质结构润滑油膜反射特性的分析,验证了超声波测量薄油膜厚度的合理性和准确性,对所设计实验台的可行性进行了验证。为柴油机缸上润滑油膜厚度的超声波测量奠定了基础,并为仿真预测设计提出了标定的可行性方案。