LVDT位移傳感器的構成原理及特點(diǎn)

前言

LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是線(xiàn)性可變差動(dòng)變壓器縮寫(xiě)，簡(jiǎn)單地說(shuō)是鐵芯可動(dòng)變壓器。所以，LVDT位移傳感器也可稱(chēng)之為LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器，它由一個(gè)初級線(xiàn)圈、兩個(gè)次級線(xiàn)圈、鐵芯、線(xiàn)圈骨架、外殼等部件組成。當鐵芯由中間向兩邊移動(dòng)時(shí)，次級兩個(gè)線(xiàn)圈輸出電壓之 差與鐵芯移動(dòng)成線(xiàn)性關(guān)系（位移傳感器的種類(lèi)）。電子器件設計者就是利用這一原理制造出LVDT位移傳感器。那么，什么是LVDT位移傳感器呢（什么是位移傳感器）?如圖所示，即為常見(jiàn)的LVDT位移傳感器。小編通過(guò)搜集整理資料對LVDT位移傳感器的構成原理（位移傳感器原理）及特點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結。

常見(jiàn)的LVDT位移傳感器

LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器的構成原理：

LVDT的結構由鐵心、銜鐵、初級線(xiàn)圈、次級線(xiàn)圈組成，如右圖所示，

LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器的構成

當初級線(xiàn)圈 P1，P2 之間供給一定頻率的交變電壓時(shí)，鐵芯在線(xiàn)圈內移動(dòng)改變了空間的磁場(chǎng)分布，從而改變了初、次級線(xiàn)圈之間的互感量，次級線(xiàn)圈 S11，S22 之間就產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，隨著(zhù)鐵心的位置不同，互感量也不同，次級產(chǎn)生的感應 電動(dòng)勢也不同，這樣就將鐵芯的位移量變成了電壓信號輸出，由于兩個(gè)次級線(xiàn)圈 電壓極性相反, ,輸出電壓為差動(dòng)電壓。

當鐵芯往右移動(dòng)時(shí)，次級線(xiàn)圈 2 感應的電壓大于次級線(xiàn)圈 1;當鐵芯往左移動(dòng)時(shí)，次級線(xiàn)圈 1 感應的電壓大于次級線(xiàn)圈 2，兩線(xiàn)圈輸出的電壓差值大小隨鐵芯位移而成線(xiàn)性變化。

初級線(xiàn)圈、次級線(xiàn)圈分布在線(xiàn)圈骨架上，線(xiàn)圈內部有一個(gè)可自由移動(dòng)的桿狀銜鐵。當銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)次級線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢相等，這樣輸出電壓為0;當銜鐵在線(xiàn)圈內部移動(dòng)并偏離中心位置時(shí)，兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢不等，有電壓輸出，其電壓大小取決于位移量的大小。

為了提高傳感器的靈敏度，改善傳感器的線(xiàn)性度、增大傳感器的線(xiàn)性范圍，設計時(shí)將兩個(gè)線(xiàn)圈反串相接、兩個(gè)次級線(xiàn)圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓是兩個(gè)次級線(xiàn)圈的電壓之差，這個(gè)輸出的電壓值與鐵心的位移量成線(xiàn)性關(guān)系。

LVDT工作過(guò)程中，鐵心的運動(dòng)不能超出線(xiàn)圈的線(xiàn)性范圍，否則將產(chǎn)生非線(xiàn)性值，因此所有的LVDT均有一個(gè)線(xiàn)性范圍。

1,無(wú)摩擦測量

LVDT 的可動(dòng)鐵芯和線(xiàn)圈之間通常沒(méi)有實(shí)體接觸， 也就是說(shuō) LVDT 是沒(méi)有摩擦 的部件。 它被用于可以承受輕質(zhì)鐵芯負荷， 但無(wú)法承受摩擦負荷的重要測量。 例 如，精密材料的沖擊撓度或振動(dòng)測試， 纖維或其它高彈材料的拉伸或蠕變測試。

2,無(wú)限的機械壽命

由于 LVDT 的線(xiàn)圈及其鐵芯之間沒(méi)有摩擦和接觸，因此不會(huì )產(chǎn)生任何磨 損。這樣 LVDT 的機械壽命，理論上是無(wú)限長(cháng)的。在對材料和結構進(jìn)行疲勞測試 等應用中，這是極為重要的技術(shù)要求。此外，無(wú)限的機械壽命對于飛機、導彈、宇宙飛船以及重要工業(yè)設備中的高可靠性機械裝置也同樣是重要的。

3,無(wú)限的分辨率

LVDT 的無(wú)摩擦運作及其感應原理使它具備兩個(gè)顯著(zhù)的特性。 第一個(gè)特性是具 有真正的無(wú)限分辨率。 這意味著(zhù) LVDT 可以對鐵芯最微小的運動(dòng)作出響應并生成 輸出。外部電子設備的可讀性是對分辨率的唯一限制。