激光测距在万能试验机位移测量的应用

2024-05-30刘飞黄元媛况严黄桂荣

品牌与标准化 2024年2期

刘飞黄元媛况严黄桂荣

【摘要】激光位移传感器测距仪广泛用于工业、军事、建筑等领域。近年来，随着计量技术的不断发展，激光测距在计量检测中成为主要的测距方法。本文对激光位移传感器测距仪进行简要分析，阐述了激光位移传感器测距仪在电子万能试验机位移测量方面的应用，以提高万能试验机的检测精度和效率，促进计量行业的不断进步和发展。

【关键词】激光测距；万能试验机；位移测量；不确定度

【DOI编码】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

在测量万能试验机的位移时，考虑到其机构的特殊性，检定人员通常根据国家检定规程的规定采用钢直尺来进行位移校准。这种方法适用于传统的机械度盘式万能试验机。但是，随着检定规程的不断更新，以及数字化、电子化和自动化技术的广泛应用，电子万能试验机已经逐渐普及。

目前，万能试验机中的位移传感器已经能将分度值精确到0.001 mm，而传统的钢直尺的分度值依然是1 mm，因此在检测位移参数时很容易出現随机误差。本文结合激光位移传感器测距的优点进行分析，探讨使用激光位移传感器测距替代传统测距方式的可行性，尽可能抵消测量数据中的设备以及人为估读带来的影响，以提高万能试验机或者其他相关检测设备在位移检测中的检测准确度。

1激光测距仪的原理和优势

传统的测距工具（如钢卷尺等）主要用于工业和建筑业中的距离测量。但这些工具存在一定的局限性，如测量精度易受到人为因素影响，使用不便等。近年来，随着科技的发展和进步，激光测距仪渐渐成为一种被广泛使用的测距工具。激光测距仪是通过调制激光的某个参数对目标的距离进行准确测定的仪器。测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速和大气折射系数计算出距离。激光测距仪具有快速、准确、无接触等特点，因此在很多领域得到了广泛应用。激光测距仪与传统刻度量具的对比情况如表1所示。

2激光位移传感器测距仪在万能试验机位移测量上的应用

2.1激光位移传感器测距仪测量的可行性分析

使用激光位移传感器测距仪能对万能试验机检测位移进行测量，对激光位移传感器测距仪测量的不确定度进行分析，判断其是否满足万能试验机移动位移的检测要求。万能试验机的位移测量要求一般在0～1000 mm之间，因而对万能试验机位移测量不确定分析主要在这个范围内进行。

已知影响测量结果的不确定来源主要由测量重复性、激光位移传感器测距仪的分度值和误差引入。将激光位移传感器测距仪固定在磁力座夹具上，再将夹具吸附在检测横梁位移的横梁上，调整水平，然后进行位移测量。具体安装方式如图1所示。

2.2小量程不确定度评定

2.2.1测量重复性引入的测量不确定度

在相同条件下，在较短时间里使用激光位移传感器测距仪对横梁位移重复测量10次，得到结果为（单位mm）：30.02、30.02、30.01、30.01、30.02、30.01、30.01、30.01、30.02、30.01。10次测量平均值为30.014 mm。

2.3大量程不确定度评定

2.3.1测量重复性引入的测量不确定度

在相同条件下，在较短时间里使用激光位移传感器测距仪对横梁位移重复测量10次，得到结果（单位mm）：400.0、400.1、400.1、400.0、400.2、400.2、400.2、400.0、400.1、400.1。10次测量平均值为400.10 mm。

单次测量结果标准差为：

激光位移传感器测距仪在万能试验机位移测量的优势

通过激光位移传感器测距仪在万能试验机上位移测量的可行性分析可知，激光位移传感器测距仪能够满足万能试验机上的位移测量。激光位移传感器测距仪对比传统钢直尺有着可读性强、检测速度快的优势，可在检测万能试验机的位移测量读取示值过程中提高效率。提前将激光位移传感器测距仪放置在横梁上，这样在对万能试验机其他参数进行检测时，便能同时读取万能试验机的位移数据。相较于以往使用钢直尺等检测设备需要单独对其检测，本方法能够节省检测步骤和过程，提高检测效率，同时通过对位移的测量，也能同时对万能试验机移动速度做出快速检测。