家具力學(xué)檢測中位移的精確測量

顧東蘭

（通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司，上?！?00233）

家具力學(xué)檢測中位移的精確測量

顧東蘭

（通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司，上海200233）

家具是人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾闷?，在家具生產(chǎn)的過程中，需要利用力學(xué)手段對家具進(jìn)行檢測判斷其是否合格，尤其是在位移精確測量的項目中，更是考察家具質(zhì)量的關(guān)鍵性因素之一，以往家具力學(xué)檢測中位移的精確測量主要是利用鋼卷尺、刻度尺、千分尺等工具，整體來說測量效果不佳，測量誤差較大，因此，要結(jié)合實(shí)際的情況對家具精確測量方法進(jìn)行不斷的改進(jìn)，全面提升家具力學(xué)檢測中位移的精確測量效果。

家具力學(xué)檢測位移精確測量現(xiàn)階段，家具力學(xué)檢測中位移的精確測量項目主要應(yīng)用的測量原理有光柵式位移傳感器、三角法測試技術(shù)、磁柵式位移傳感器等三種，但是，在實(shí)際的使用中，卻由于使用不當(dāng)而產(chǎn)生一定的測量誤差，因此，本文主要對這三種測量原理進(jìn)行分析，并通過兩個試驗(yàn)項目來對位移可信度低的問題進(jìn)行分析。

1　家具力學(xué)檢測中位移可信度低的問題分析

在進(jìn)行家具力學(xué)檢測中，主要面對的是板式家具、實(shí)木家具等木材家具，在實(shí)際的檢測中發(fā)現(xiàn)位移可信度存在過低的問題，造成這方面的原因有很多，下面主要以家具力學(xué)檢測中位移可信度低的問題進(jìn)行試驗(yàn)分析，具體如下。

1.1對抽屜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的試驗(yàn)

在木材家具中，抽屜是家具的重要結(jié)構(gòu)之一，對抽屜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的試驗(yàn)，主要是按照規(guī)定的力度在推拉構(gòu)件的面板以及后板的內(nèi)側(cè)中部大約距離推拉構(gòu)建20mm高的位置，按照規(guī)范要求緩慢的增加推拉力度［1］。按照這個流程對其進(jìn)行20次試驗(yàn)，在第1次和第20次加載時，要根據(jù)相應(yīng)的要求分別對面板以及后板的水平位移進(jìn)行測量。本次試驗(yàn)中主要引用的條款為：GB/T 10357.5-2011的7.5.5條款，ISO7170-2005的7.5.5條款。

對本次試驗(yàn)位移可信度低的分析，主要引用GB/T 10357.3-2013、ISO7170-2005的力值范圍：40～70N，重復(fù)次數(shù)為20次［2］。本次試驗(yàn)中家具主要應(yīng)用的材料為中纖板，常用的四種厚度中纖板如下，同時，在本次的試驗(yàn)中，如果高度上受力均勻并且忽略高度為20mm加力影響的話，那么，針對本次試驗(yàn)中使用四種厚度中纖板20次求的平均值如下（如表1所示），本次彈性模量的依據(jù)主要根據(jù)GB/ T 17657-1999中的4.9條款對其進(jìn)行測量的，并且也測得在70N下的應(yīng)變量值，根據(jù)公式推算家具檢測如表1。

如果是采用70N對其沖擊一次的話，那么位移變化量大概為0. 003mm左右，如果再對其沖擊20次的話，那么位移將會擴(kuò)大至20倍左右，當(dāng)然，如果等材料恢復(fù)性能之后實(shí)際達(dá)不到20倍，但從這個試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以清楚的看出抽屜結(jié)構(gòu)精確測量中存在著誤差。

1.2水平靜載荷對精確測量誤差的試驗(yàn)

水平靜載荷試驗(yàn)方法如下：首先，要利用擋塊將腿1和腿2進(jìn)行固定，然后再向桌面上加載相應(yīng)的平衡載荷。其次，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定施加力，主要將其作用在桌面中心線一側(cè)的點(diǎn)位上，并對其進(jìn)行水平加力20次，而且要保證每次加力不能少于10秒［3］。在整個試驗(yàn)的過程中，要對第一次以及最后一次的加載和卸載位移值分別對其進(jìn)行測量，這是對桌面上一個點(diǎn)位的位移測量，再利用同樣的方法，分別取三個點(diǎn)，并對這個三個點(diǎn)進(jìn)行同樣的位移測量方式。其中主要引用的條款為：GB/T 10357.1-2013的5.1.2條款、ISO/DIS8019-1986。

通過以上的試驗(yàn)對家具力學(xué)檢測中位移的精確測量誤差進(jìn)行分析，試驗(yàn)中主要采用的驗(yàn)證方法為：GB/T 10357.1-2013，并且力值范圍為175-900 N，重復(fù)加載20次。在整個試驗(yàn)的過程中，雖然主材為木材家具，但是，由于木材質(zhì)量以及性能上的差別，也使得在實(shí)際的測量過程中可能出現(xiàn)0-20mm的誤差。在正常的試驗(yàn)中主要采用游標(biāo)卡尺對其位移進(jìn)行測量，但是，在實(shí)際的試驗(yàn)測量中發(fā)現(xiàn)，一旦撤去力之后，覆面板與連接件之間會存在慣性的作用，從而導(dǎo)致位移會隨著時間的推移變小，因此，要確保位移測量精度的準(zhǔn)確性，必須對位移進(jìn)行瞬時測量，然而，游標(biāo)卡尺在測量的過程中，是有一個較長時間的過程，從而導(dǎo)致對位移測量很難進(jìn)行重復(fù)定位，致使位移測量出現(xiàn)誤差。

表1　常用的四種厚度中纖板數(shù)據(jù)分析

表2　測量原理的適應(yīng)性

2　家具力學(xué)檢測中位移測量的原理

2.1利用光柵式位移傳感器實(shí)施測量

光柵式位移傳感器在家具力學(xué)檢測中的應(yīng)用，主要是通過光學(xué)原理來實(shí)現(xiàn)對位移的精確測量。在測量的過程中，首先要將信號作為一種數(shù)字脈沖的形式進(jìn)行檢測輸出，然后再根據(jù)信息反饋裝置接受數(shù)字脈沖的信號，從而對目標(biāo)進(jìn)行測量［4］。眾所周知，光的速度極快，那么光柵式位移傳感器利用光學(xué)原理也具有速度快的優(yōu)勢，另外，光柵式位移傳感器的應(yīng)用還具有精度高、檢測范圍大的特點(diǎn)，是當(dāng)今家具力學(xué)檢測中位移精確測量的重要方式之一。

2.2三角法測試技術(shù)

三角法測試技術(shù)是家具力學(xué)檢測中位移測量的重要技術(shù)之一，三角法測試技術(shù)主要是運(yùn)用激光的方式來實(shí)施測量的，是激光測試技術(shù)中的一種，相對來說三角法測試技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛［5］。三角法測試技術(shù)運(yùn)用的最大優(yōu)勢就是能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸的測量，相比于傳統(tǒng)的人為精確測量方法來說，三角法測試技術(shù)的應(yīng)用精確度要高很多，而且，該種位移檢測技術(shù)也是當(dāng)今應(yīng)用極為廣泛的一種測量技術(shù)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，激光測量技術(shù)的發(fā)展也極為迅速，激光器、光電掃描技術(shù)、陣列型光電探測器則是利用激光測量技術(shù)的原理而研制的高新測量技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的測量方式來說，具有測量速度快、結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、處理能力強(qiáng)、精度高等優(yōu)勢，為家具力學(xué)檢測位移中的精確測量工作創(chuàng)造更有利的測量條件。

2.3磁柵式位移傳感器的測量

磁柵式位移傳感器主要是利用錄音技術(shù)與傳感器原理的結(jié)合來完成的。磁性尺在錄磁頭上將間隔相等的磁波錄制下來，再對這個磁性尺的波長進(jìn)行分析，從而得出相應(yīng)的距離，也可以將這個過程稱之為錄磁［6］。磁柵式位移傳感器在運(yùn)用的過程中，除了原理之外其他的都與光柵式位移傳感器工作室的測量方法、特點(diǎn)以及傳感器的結(jié)構(gòu)等有很大的相似之處。

3　家具力學(xué)檢測中位移精確測量原理的適用性

通過以上的分析，我們對三種家具力學(xué)位移測量原理有所了解，在實(shí)際的使用中，要根據(jù)實(shí)際的測量情況利用相應(yīng)的測量技術(shù)，如果是按照GB/T 10357.1- GB/T 10357.7對其進(jìn)行逐條分析的話，那么得出的結(jié)果是每種測量原理都有著不同之處，而且也會根據(jù)對家具力學(xué)位移精度測量原理的不同而有著不同的適應(yīng)性（如表2所示）。

4　結(jié)語

綜上所述，在對家具進(jìn)行位移精度的檢測過程中，參考的測量原理主要有光柵式位移傳感器、三角法測試技術(shù)、磁柵式位移傳感器等，當(dāng)然，每種測量原理的差異性，也導(dǎo)致在不同測量項目中有著不同的適用性。通過以上對家具力學(xué)檢測中位移的精確測量分析，作者主要利用兩項試驗(yàn)方式來對家具力學(xué)位移測量誤差進(jìn)行分析，并結(jié)合自身對家具位移的精確測量原理的了解，主要從以上三方面測量原理展開分析，希望通過本文的分析，對提高家具力學(xué)檢測中位移精確測量工作效率給予一定的幫助。

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