劉飛 黃元媛 況嚴(yán) 黃桂榮

【摘要】激光位移傳感器測距儀廣泛用于工業(yè)、軍事、建筑等領(lǐng)域。近年來，隨著計量技術(shù)的不斷發(fā)展，激光測距在計量檢測中成為主要的測距方法。本文對激光位移傳感器測距儀進行簡要分析，闡述了激光位移傳感器測距儀在電子萬能試驗機位移測量方面的應(yīng)用，以提高萬能試驗機的檢測精度和效率，促進計量行業(yè)的不斷進步和發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】激光測距；萬能試驗機；位移測量；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.073

Application of Laser Ranging in Displacement Measurement of Universal Testing Machine

LIU Fei， HUANG Yuanyuan， KUANG Yan， HUANG Guirong*

（Chongqing Institute of Metrology and Quality Inspection， Chongqing 408000， China）

Abstract： Laser displacement sensors are widely used in industrial， military， construction， and other fields. In recent years， with the continuous development of metrology technology， laser ranging has become the main method for distance measurement in metrology and testing. This article provides a brief analysis of laser displacement sensors and discusses their application in displacement measurement in electronic universal testing machines to improve the testing accuracy and efficiency， and promote the continuous improvement and development of the metrology industry.

Keywords： laser ranging； universal testing machines； displacement measurement； uncertainty

0引言

在測量萬能試驗機的位移時，考慮到其機構(gòu)的特殊性，檢定人員通常根據(jù)國家檢定規(guī)程的規(guī)定采用鋼直尺來進行位移校準(zhǔn)。這種方法適用于傳統(tǒng)的機械度盤式萬能試驗機。但是，隨著檢定規(guī)程的不斷更新，以及數(shù)字化、電子化和自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子萬能試驗機已經(jīng)逐漸普及。

目前，萬能試驗機中的位移傳感器已經(jīng)能將分度值精確到0.001 mm，而傳統(tǒng)的鋼直尺的分度值依然是1 mm，因此在檢測位移參數(shù)時很容易出現(xiàn)隨機誤差。本文結(jié)合激光位移傳感器測距的優(yōu)點進行分析，探討使用激光位移傳感器測距替代傳統(tǒng)測距方式的可行性，盡可能抵消測量數(shù)據(jù)中的設(shè)備以及人為估讀帶來的影響，以提高萬能試驗機或者其他相關(guān)檢測設(shè)備在位移檢測中的檢測準(zhǔn)確度。

1激光測距儀的原理和優(yōu)勢

傳統(tǒng)的測距工具（如鋼卷尺等）主要用于工業(yè)和建筑業(yè)中的距離測量。但這些工具存在一定的局限性，如測量精度易受到人為因素影響，使用不便等。近年來，隨著科技的發(fā)展和進步，激光測距儀漸漸成為一種被廣泛使用的測距工具。激光測距儀是通過調(diào)制激光的某個參數(shù)對目標(biāo)的距離進行準(zhǔn)確測定的儀器。測距原理基本可以歸結(jié)為測量光往返目標(biāo)所需要時間，然后通過光速和大氣折射系數(shù)計算出距離。激光測距儀具有快速、準(zhǔn)確、無接觸等特點，因此在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。激光測距儀與傳統(tǒng)刻度量具的對比情況如表1所示。

2激光位移傳感器測距儀在萬能試驗機位移測量上的應(yīng)用

2.1激光位移傳感器測距儀測量的可行性分析

使用激光位移傳感器測距儀能對萬能試驗機檢測位移進行測量，對激光位移傳感器測距儀測量的不確定度進行分析，判斷其是否滿足萬能試驗機移動位移的檢測要求。萬能試驗機的位移測量要求一般在0～1000 mm之間，因而對萬能試驗機位移測量不確定分析主要在這個范圍內(nèi)進行。

已知影響測量結(jié)果的不確定來源主要由測量重復(fù)性、激光位移傳感器測距儀的分度值和誤差引入。將激光位移傳感器測距儀固定在磁力座夾具上，再將夾具吸附在檢測橫梁位移的橫梁上，調(diào)整水平，然后進行位移測量。具體安裝方式如圖1所示。

2.2小量程不確定度評定

2.2.1測量重復(fù)性引入的測量不確定度

在相同條件下，在較短時間里使用激光位移傳感器測距儀對橫梁位移重復(fù)測量10次，得到結(jié)果為（單位mm）：30.02、30.02、30.01、30.01、30.02、30.01、30.01、30.01、30.02、30.01。10次測量平均值為30.014 mm。

2.3大量程不確定度評定

2.3.1測量重復(fù)性引入的測量不確定度

在相同條件下，在較短時間里使用激光位移傳感器測距儀對橫梁位移重復(fù)測量10次，得到結(jié)果（單位mm）：400.0、400.1、400.1、400.0、400.2、400.2、400.2、400.0、400.1、400.1。10次測量平均值為400.10 mm。

單次測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差為：

激光位移傳感器測距儀在萬能試驗機位移測量的優(yōu)勢

通過激光位移傳感器測距儀在萬能試驗機上位移測量的可行性分析可知，激光位移傳感器測距儀能夠滿足萬能試驗機上的位移測量。激光位移傳感器測距儀對比傳統(tǒng)鋼直尺有著可讀性強、檢測速度快的優(yōu)勢，可在檢測萬能試驗機的位移測量讀取示值過程中提高效率。提前將激光位移傳感器測距儀放置在橫梁上，這樣在對萬能試驗機其他參數(shù)進行檢測時，便能同時讀取萬能試驗機的位移數(shù)據(jù)。相較于以往使用鋼直尺等檢測設(shè)備需要單獨對其檢測，本方法能夠節(jié)省檢測步驟和過程，提高檢測效率，同時通過對位移的測量，也能同時對萬能試驗機移動速度做出快速檢測。

4結(jié)束語

本文對激光位移傳感器測距儀檢測萬能試驗機位移測量的不確定度進行分析，驗證了測量方法的可行性；對比傳統(tǒng)檢測方法，激光位移傳感器測距儀利用其檢測特性，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測自動化，這將為激光位移傳感器測距儀在工業(yè)、計量等領(lǐng)域的應(yīng)用提供新的解決方案。

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【作者簡介】

劉飛，男，1988年出生，工程師，國家一級注冊計量師，研究方向為計量檢測。

黃元媛，女，1991年出生，工程師，國家一級注冊計量師，研究方向為計量檢測。

況嚴(yán)，男，1991年出生，工程師，國家一級注冊計量師，研究方向為計量檢測。

通信作者：黃桂榮，男，1987年出生，工程師，研究方向為計量檢測。電子郵箱：497343700@qq.com。

（編輯：李加鵬）