光学測定方法

ひかりかんしょうほう

油膜の上下表面で光が反射することによる干渉縞の変化を用いて厚さを計算した。入射光がガラスディスクなどの透明基板を貫通すると、油膜と金属表面で反射した2本の光が干渉し、縞の間隔や移動量は油膜の厚さに反比例する。例えば、英国PCS社のEHD 2測定器は超薄膜光干渉原理に基づいて、1 ~ 1000 nm級の精度測定を実現し、同時に牽引力係数を取得することができる。この方法は分解能が高く、可視化が強いが、光基板を透過する必要があり、環境振動に敏感で、実験室の研究に多く用いられる。

赤外吸収法

特定の波長赤外線に対する油種の吸収特性に基づく。赤外光源が油膜を貫通した後、残留光強度の変化を検出し、ビル・ランベルトの法則により厚さを計算した。例えば、赤外線油膜厚測定器は金属表面油膜を迅速に測定でき、精度はミクロン級に達し、環境光の干渉が小さく、工業現場に適している。

電気測定方法

キャパシタンス法

油膜上下電極間の容量値を測定して厚さを推定した。容量と膜厚は反比例関係を呈し、全膜弾流潤滑シーンに適している。しかし、膜厚が0.5μm未満の場合は電気ショックスルーが発生しやすく、潤滑剤の誘電率が不安定になると誤差が生じ、接触式測定に使用されることが多い。

ほうでんでんあつほう

金属摩擦副間に電圧を印加し、放電電圧と膜厚は線形関係を呈する（膜厚が1μm増加するごとに、電圧は約0.18 V上昇する）。この方法は歯車油膜測定に用いられたが、潤滑剤の清浄度の影響が大きく、精度が低い。

方法の比較と推奨

精度と範囲：光学法（例えば光干渉）の分解能はナノメートル級に達することができ、薄い油膜に適している、容量などの電気的方法は距離が大きいが、精度は誘電体安定性に制限されている。

応用シーン：光干渉法は実験室摩擦学研究に多く用いられる、赤外線吸収法と容量法は工業現場に適している、放電電圧法は誤差が大きいため徐々に淘汰されている。

発展傾向：光学法は非接触、可視化の優位性で主流となり、光ファイバセンシングまたは機械視覚技術を結合することで動的測定能力をさらに向上させることができる。