临界热流密度是核反应堆安全运行中的重要参数,由于临界热流密度既受到流动参数的影响,又受到沸腾传热过程中多种潜在的相互作用的不稳定机制的影响,因此至今对于临界热流密度的物理机制并没有统一的说法。液膜厚度作为临界热流密度机理研究中最重要的参数之一,其测量一直存在较大的问题。本文基于电学法进行了加热条件下液膜厚度直接测量方法的实验研究,开发出直接的液膜厚度测量方法,为探索临界热流密度物理机制提供有效的手段。电学法由于其成本低、采样频率高、适用范围广等原因,正成为液膜厚度测量的主要研究方法。本文利用多物理场仿真模拟软件COMSOL对电极对的形式、尺寸等参数进行模拟研究后,将电极设为同心圆环的形式,将发射电极的直径确定为2 mm,接收极内径确定为2.4 mm,接收极外径确定为3.2 mm。通过合理的布线,将液膜厚度测量传感器布置在印刷电路板上,形成5×6的矩阵。为避免电极对的电化学反应,发射极的激励信号为幅值±5 V,频率为100 k Hz的高频方波。液膜厚度信号的采集通过自编的LABVIEW程序和基于FPGA所设计的液膜厚度采集板卡实现,液膜信号经放大、采样保持、模数转换后通过串口输送到上位机。液膜厚度标定基于自编的程序和51单片机及步进电机实现,通过生成已知厚度的液膜来进行标定。此外,由于生产工艺等限制,每一传感器对应的特性曲线并不一致,因此需要对所有传感器都进行相应的液膜厚度标定实验,由于加热会引起实验工质物性参数的变化,本文利用多物理场仿真软件COMSOL对电导率影响最大的参数进行数值模拟后发现,实验工况范围内,电导率对信号的影响最大。最终通过利用实验工质的电导率物性测量实验得到的电导率—温度曲线来减小电导率等物性参数对液膜厚度标定和测量的影响。结合液膜厚度测量实验中的电信号曲线、电导率物性测量实验中的温度-电导率曲线以及液膜厚度标定实验获得的液膜厚度—电信号曲线,发现液膜厚度测量传感器可测量液膜厚度范围为20μm到1000μm,其中最小可测量液膜厚度为22μm,最大可测量液膜厚度为998μm。