LVDT位移傳感器的構(gòu)成原理及特點(diǎn)

前言

LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是線性可變差動(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位移傳感器也可稱之為LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器，它由一個(gè)初級(jí)線圈、兩個(gè)次級(jí)線圈、鐵芯、線圈骨架、外殼等部件組成。當(dāng)鐵芯由中間向兩邊移動(dòng)時(shí)，次級(jí)兩個(gè)線圈輸出電壓之 差與鐵芯移動(dòng)成線性關(guān)系（位移傳感器的種類）。電子器件設(shè)計(jì)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(duì)LVDT位移傳感器的構(gòu)成原理（位移傳感器原理）及特點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)。

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(gòu)成原理：

LVDT的結(jié)構(gòu)由鐵心、銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈組成，如右圖所示，

LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器的構(gòu)成

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

當(dāng)鐵芯往右移動(dòng)時(shí)，次級(jí)線圈 2 感應(yīng)的電壓大于次級(jí)線圈 1;當(dāng)鐵芯往左移動(dòng)時(shí)，次級(jí)線圈 1 感應(yīng)的電壓大于次級(jí)線圈 2，兩線圈輸出的電壓差值大小隨鐵芯位移而成線性變化。

初級(jí)線圈、次級(jí)線圈分布在線圈骨架上，線圈內(nèi)部有一個(gè)可自由移動(dòng)的桿狀銜鐵。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，這樣輸出電壓為0;當(dāng)銜鐵在線圈內(nèi)部移動(dòng)并偏離中心位置時(shí)，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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，改善傳感器的線性度、增大傳感器的線性范圍，設(shè)計(jì)時(shí)將兩個(gè)線圈反串相接、兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓是兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓之差，這個(gè)輸出的電壓值與鐵心的位移量成線性關(guān)系。

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

1,無(wú)摩擦測(cè)量

LVDT 的可動(dòng)鐵芯和線圈之間通常沒(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(fù)荷， 但無(wú)法承受摩擦負(fù)荷的重要測(cè)量。 例 如，精密材料的沖擊撓度或振動(dòng)測(cè)試， 纖維或其它高彈材料的拉伸或蠕變測(cè)試。

2,無(wú)限的機(jī)械壽命

由于 LVDT 的線圈及其鐵芯之間沒(méi)有摩擦和接觸，因此不會(huì)產(chǎn)生任何磨 損。這樣 LVDT 的機(jī)械壽命，理論上是無(wú)限長(zhǎng)的。在對(duì)材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞測(cè)試 等應(yīng)用中，這是極為重要的技術(shù)要求。此外，無(wú)限的機(jī)械壽命對(duì)于飛機(jī)、導(dǎo)彈、宇宙飛船以及重要工業(yè)設(shè)備中的高可靠性機(jī)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(yùn)作及其感應(yīng)原理使它具備兩個(gè)顯著的特性。 第一個(gè)特性是具 有真正的無(wú)限分辨率。 這意味著 LVDT 可以對(duì)鐵芯最微小的運(yùn)動(dòng)作出響應(yīng)并生成 輸出。外部電子設(shè)備的可讀性是對(duì)分辨率的唯一限制。