科学技术的快速发展对设备性能的要求越来越高,极端工况变得越来越普遍。设备中润滑油膜在这种极端工况下厚度减小,油膜过薄会导致设备关键部位润滑失效,油膜较厚会导致设备运转不稳定。油膜厚度成为判断设备能否安全运转的关键参数,因此对润滑油膜的测量具有重要的工程实用价值。本文建立了基于反射系数法的共振模型和弹簧模型,仿真计算了两种模型的反射系数,结果和理论分析一致。将反射系数法应用于曲面油膜厚度测量,分析了曲率和换能器安装精度对测量结果的影响,并且以滑动轴承和滚动轴承简化模型为例,对测量结果进行研究。建立AlN压电换能器复合结构的有限元模型,对振型、共振频率、导纳、有效机电耦合系数等进行了研究;在原有换能器的模型上增加油液和空气域,建立电-固-声多物理场耦合模型,对声场进行了研究,包括时域分析(超声在润滑油中的传播过程)和频域分析(声压、声压级、指向性)。分析了磁控溅射镀膜的影响因素,在不锈钢和硅基片上进行镀膜试验,研究了氮气流量比、溅射功率、过渡层材料对AlN压电薄膜结晶性能的影响,利用XRD、SEM等技术对镀膜结果进行表征,对硅基体上高质量的AlN薄膜实现图形化,制作复合结构的AlN压电换能器。为了验证测量理论和仿真结果的正确性,设计并搭建了静态油膜厚度测量平台,对共振模型下130μm、140μm、150μm、160μm和弹簧模型下9μm厚度的油膜进行测量,结果良好。