LVDT位移傳感器的構成原理及特點

前言

LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是線性可變差動變壓器縮寫，簡單地說是鐵芯可動變壓器。所以，LVDT位移傳感器也可稱之為LVDT差動變壓器式位移傳感器，它由一個初級線圈、兩個次級線圈、鐵芯、線圈骨架、外殼等部件組成。當鐵芯由中間向兩邊移動時，次級兩個線圈輸出電壓之 差與鐵芯移動成線性關系（位移傳感器的種類）。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，即為常見的LVDT位移傳感器。小編通過搜集整理資料對LVDT位移傳感器的構成原理（位移傳感器原理）及特點進行了歸納總結。

常見的LVDT位移傳感器

LVDT差動變壓器式位移傳感器的構成原理：

LVDT的結構由鐵心、銜鐵、初級線圈、次級線圈組成，如右圖所示，

LVDT差動變壓器式位移傳感器的構成

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

當鐵芯往右移動時，次級線圈 2 感應的電壓大于次級線圈 1;當鐵芯往左移動時，次級線圈 1 感應的電壓大于次級線圈 2，兩線圈輸出的電壓差值大小隨鐵芯位移而成線性變化。

初級線圈、次級線圈分布在線圈骨架上，線圈內部有一個可自由移動的桿狀銜鐵。當銜鐵處于中間位置時，兩個次級線圈產生的感應電動勢相等，這樣輸出電壓為0;當銜鐵在線圈內部移動并偏離中心位置時，兩個線圈產生的感應電動勢不等，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，改善傳感器的線性度、增大傳感器的線性范圍，設計時將兩個線圈反串相接、兩個次級線圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓是兩個次級線圈的電壓之差，這個輸出的電壓值與鐵心的位移量成線性關系。

LVDT工作過程中，鐵心的運動不能超出線圈的線性范圍，否則將產生非線性值，因此所有的LVDT均有一個線性范圍。

1,無摩擦測量

LVDT 的可動鐵芯和線圈之間通常沒有實體接觸， 也就是說 LVDT 是沒有摩擦 的部件。 它被用于可以承受輕質鐵芯負荷， 但無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測試， 纖維或其它高彈材料的拉伸或蠕變測試。

2,無限的機械壽命

由于 LVDT 的線圈及其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會產生任何磨 損。這樣 LVDT 的機械壽命，理論上是無限長的。在對材料和結構進行疲勞測試 等應用中，這是極為重要的技術要求。此外，無限的機械壽命對于飛機、導彈、宇宙飛船以及重要工業設備中的高可靠性機械裝置也同樣是重要的。

3,無限的分辨率

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