为了减少机械设备关键零部件(机械密封、轴承等)因接触摩擦而产生的损耗,通常在相对运动的机械零部件表面之间添加润滑油,润滑油可以起到润滑和减磨作用。为确保机械设备良好的工作状况,需保证合适的油膜厚度。在线监测油膜厚度,并在其失效前作出预警,显得尤为重要。润滑油膜厚度测量有多种方法,如电学法、光学法,其中超声波膜厚测量法得到了广泛应用。超声波具有方向性好,穿透能力强的特点,可实现无损检测,更能适应工业环境。本文着重对基于AlN压电薄膜的超声膜厚测量机理进行了研究。根据垂直入射声波在介质中传播理论,针对测量不同厚度油膜的需要,研究声波传播特性,建立不同厚度油膜测量模型:弹簧模型和谐振模型。本文讨论了粗糙度对于声波反射系数的影响,建立在不同粗糙表面下的声反射系数模型。对压电MEMS超声换能器进行研究,着重论述其核心部件压电振子的工作特性和原理。利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics进行模拟仿真,研究压电振子在厚度方向的振动特性。设计了新型的压电换能器结构,大幅减小体积,节约成本。基于反应磁控溅射法,在不锈钢表面制备AlN压电薄膜。研究其制备过程,并讨论氮气流量比、溅射功率等因素对薄膜性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)等设备对AlN薄膜结构表征,并对结果进行了讨论。