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提出采用激光位移传感器测量技术对铁轨直线度尺寸进行测量的方法,设计了主要由运动控制测量平台、激光位移传感器、二维PSD位置传感器、信号采集及信号处理模块等四部分组成测量系统。软件系统按照最小二乘拟合的方法对采集数据进行计算,并具备分析、处理存储功能。根据测量结果,分析了系统误差及影响系统精度的主要因素。应用表明：该系统满足高速铁道长轨直线度测量测量要求。