提高激光傳感器用于現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置精度的措施

江飛達(dá)，郭德孺

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東惠州516000）

提高激光傳感器用于現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置精度的措施

江飛達(dá)，郭德孺

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東惠州516000）

激光傳感器在使用過程中需要采用現(xiàn)場校準(zhǔn)的方式，從而提升傳感器的測試精準(zhǔn)度，減小誤差。同時(shí)，在進(jìn)行傳感器誤差調(diào)整的過程中，不僅僅應(yīng)關(guān)注調(diào)整效果，還需要對出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行分析，從而全面提升激光傳感器在不同測試過程中的精準(zhǔn)度，對可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行規(guī)避，提升傳感器的整體測試質(zhì)量，保證測試數(shù)據(jù)的規(guī)范性。主要針對提高激光傳感器用于現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置精度的措施進(jìn)行了研究。

激光傳感器；現(xiàn)場校準(zhǔn)；在線校準(zhǔn)；測試原理

傳感器的使用在工業(yè)制造中起步較早，隨著精密儀器的不斷發(fā)展，通過激光傳感器進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置精度的測試可以對精確度進(jìn)行全面提升。但在實(shí)際工作中進(jìn)行校準(zhǔn)存在一定的問題，一些傳感器在安裝后不能進(jìn)行拆卸，因此，需要在使用之前對激光傳感器的精度進(jìn)行提升，采用更加便捷式的管理校驗(yàn)方式，并用于現(xiàn)場在線校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)位移傳感器設(shè)計(jì)，從而提升自然環(huán)境下傳感器的測試準(zhǔn)確性，保證傳感器的使用質(zhì)量。

1 激光傳感器測試原理分析

激光傳感器在進(jìn)行測試的過程中主要是使用激光三角法作為依據(jù)，使用非接觸測量方式作為位移測量變化方法，使用這種方法可以將非常小的光斑進(jìn)行放大，測試范圍得到了一定的擴(kuò)大。

在測試中采用了三角法，且屬于非接觸的形式，這樣可以避免出現(xiàn)一些輻射，提升檢測的安全性。在進(jìn)行測試的過程中，通過三角法將激光通過透鏡進(jìn)行人為擴(kuò)大，使得測試覆蓋的傾角不斷增加，從而對測試面積進(jìn)行擴(kuò)大，可以不接觸激光源，不損傷被測試物體的表面，整體結(jié)構(gòu)非常簡單，具有較強(qiáng)的抗干擾性，借助不同的傾角對比可以將精確度進(jìn)一步提升。

激光器在工作過程中發(fā)出光線，然后通過透鏡聚焦后垂直地進(jìn)入到被測試的物體中，并隨著射光點(diǎn)的變化接收來自物體表面不同物質(zhì)的反射散光點(diǎn)，這些折射點(diǎn)會通過探測器放置在敏感面上，從而對物體進(jìn)行檢測。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，三角形的各個(gè)邊之間的比例是經(jīng)過一定設(shè)計(jì)的，這樣可以最大限度地對測試范圍進(jìn)行延伸，提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

2 提升激光傳感器測試系統(tǒng)措施

2.1 加強(qiáng)對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于激光傳感器在現(xiàn)實(shí)中的工作環(huán)境較為復(fù)雜，易受到溫度、光線等因素的影響，因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需要對這方面進(jìn)行關(guān)注，將測試面不同的情況進(jìn)行考慮，比如表面粗糙度、傾斜度等，圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要采用未校準(zhǔn)傳感器測試，并對出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行分析，解決數(shù)據(jù)測量過程中可能出現(xiàn)的問題，并將數(shù)據(jù)輸入到分析軟件中，分析這種情況對測試結(jié)果產(chǎn)生的影響，減小誤差。

在整體的校準(zhǔn)過程中，為了減小因?yàn)闇y試面本身的問題造成的誤差，可以在測試之前對反射面進(jìn)行一定的處理，如果表面過于粗糙，可以對表面進(jìn)行打磨，使得測試面的粗糙程度維持在0.5～3.0 μm范圍內(nèi)，防止因?yàn)楸砻娴淖兓斐傻恼`差，提升整體的測試質(zhì)量。

圖1 激光傳感器現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置原理框圖

2.2 強(qiáng)化對測試數(shù)據(jù)的分析

為了提升激光傳感器的測試精確度，需要對實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行改善，在實(shí)驗(yàn)條件下確定傳感器的長度基準(zhǔn)，圖2為校準(zhǔn)處理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中增加了對干涉系統(tǒng)的處理技術(shù)，將干涉信號處理電路中的各項(xiàng)干擾因素也引入到了信號的采集和輸出的過程中，以全面地分析和控制信號，對干擾因素進(jìn)行分析，并將其與標(biāo)準(zhǔn)間距脈沖進(jìn)行比較，找出其中的差異性干擾因素，從而更好地提升測試的規(guī)范性。在采集到設(shè)置距離后，自動(dòng)停止數(shù)據(jù)的采集并保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的比對則在完成采樣后處理，將誤差保持在合理范圍內(nèi)，不斷地對誤差進(jìn)行消除，從而實(shí)現(xiàn)整體測試的規(guī)范性，進(jìn)一步減小測試中的誤差，提升整體的測試效果，保證測試的精確性。

3 激光傳感器測試系統(tǒng)技術(shù)革新

激光傳感器測試系統(tǒng)準(zhǔn)確性的提升可借助技術(shù)的更新，現(xiàn)階段常用的是空氣彈簧隔振平臺技術(shù)，該技術(shù)可以自動(dòng)地對長儀部分進(jìn)行干涉，這樣可以進(jìn)一步提升測試精度，將誤差縮短到0.1%范圍內(nèi)，從而對系統(tǒng)的誤差進(jìn)行減小，提升系統(tǒng)管理的規(guī)范性，為系統(tǒng)的合理提升創(chuàng)造良好的條件。

圖2 激光傳感器校準(zhǔn)處理系統(tǒng)

空氣彈簧隔振平臺在進(jìn)行底部運(yùn)行的過程中，因?yàn)槠脚_采用的是垂直運(yùn)動(dòng)的方式，因此，運(yùn)動(dòng)過程中采用的是光柵傳感器的形式，這樣可以將位移的相對值進(jìn)行合理控制，提升測試精確性。該技術(shù)的使用可以將誤差處理后與處理前兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并通過光柵傳感器測試數(shù)據(jù)的誤差對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出其中出現(xiàn)誤差的原因，這樣便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行更加規(guī)劃化的管理。

4 結(jié)束語

激光傳感器作為一種科學(xué)化的測試手段，擁有測量量程大、便于攜帶、適用范圍較廣的特點(diǎn)，因此，需要對量程進(jìn)行更加全面、合理的控制，通過自動(dòng)干涉比長儀對其進(jìn)行標(biāo)定后，將其應(yīng)用到位移傳感器現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置中，可以為工業(yè)生產(chǎn)中位移傳感器的現(xiàn)場校準(zhǔn)提供更高的校準(zhǔn)精度，滿足更多方面的要求，進(jìn)一步提升測試的精確度，為工業(yè)的發(fā)展提供更加科學(xué)的測量工具。

［1］解菁，高宏堂，葉孝佑，等.提高激光傳感器用于現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置精度的研究［J］.光學(xué)技術(shù)，2012（04）.

［2］陳勇，盧章平，王浩田，等.基于正交試驗(yàn)的激光傳感器最優(yōu)位姿研究［J］.傳感器與微系統(tǒng)，2014（11）.

〔編輯：張思楠〕

TP212.14

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.059

2095－6835（2017）16－0059－02