LVDT位移傳感器傳感器原理

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。

4,零位可重復(fù)性

LVDT 構(gòu)造對(duì)稱，零位可回復(fù)。LVDT 的電氣零位可重復(fù)性高，且極其穩(wěn)定。用在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，LVDT 是非常出色的電氣零位指示器。

5,徑向不敏感

LVDT 對(duì)于鐵芯的軸向運(yùn)動(dòng)非常敏感，徑向運(yùn)動(dòng)相對(duì)遲鈍。這樣，LVDT 可以 用于測(cè)量不是按照精準(zhǔn)直線運(yùn)動(dòng)的物體，例如，可把 LVDT 耦合至波登管的末端 測(cè)量壓力。

6,輸入/輸出隔離

LVDT 被認(rèn)為是變壓器的一種，因?yàn)樗膭?lì)磁輸入(初級(jí))和輸出(次級(jí))是 完全隔離的。LVDT 無(wú)需緩沖放大器，可以認(rèn)為它是一種有效的模擬信號(hào)元件。 在要求信號(hào)線與電源地線隔離的測(cè)量和控制回路中，它的使用非常方便。

7,堅(jiān)固耐用

制造 LVDT 所用的材料以及接合這些材料所用的工藝使它成為堅(jiān)固耐用 的變送器。即使受到工業(yè)環(huán)境中常有的強(qiáng)大沖擊、巨幅振動(dòng)，LVDT 也能繼續(xù)發(fā) 揮作用。鐵芯與線圈分離 LVDT 鐵芯與線圈彼此分離，在鐵芯和線圈內(nèi)壁間插入非磁性隔離物，可以把加壓的、 腐蝕性或堿性液體與線圈組隔離開(kāi)。這樣，線 圈組實(shí)現(xiàn)氣密封， 不再需要對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。 對(duì)于加壓系統(tǒng)內(nèi)的線圈組， 只需使用靜態(tài)密封即可。

8,環(huán)境適應(yīng)性

LVDT 是少數(shù)幾個(gè)可以在多種惡劣環(huán)境中工作的變送器之一。例如，密封型 LVDT 采用不銹鋼外殼，可以置于腐蝕性液體或氣體中。有時(shí)，LVDT 被要求在極端惡劣的環(huán)境下工作。例如，在類似液氮的低溫環(huán)境中或核輻射環(huán)境。雖然在大 多數(shù)情況下，LVDT 具有無(wú)限的工作壽命(理論上) ，置于惡劣環(huán)境下的 LVDT，工作壽命卻因環(huán)境不同而各不相同。

LVDT位移傳感器主要特點(diǎn)

（1）原理直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)；

（2）靈敏度高、線性范圍寬、重復(fù)性好；

（3）分辨率高、應(yīng)用廣、適合于不同的應(yīng)用；

（4）結(jié)構(gòu)對(duì)稱、零位可恢復(fù)。

（5）應(yīng)用于小型制冷劑，如自由活塞式斯特林制冷機(jī)時(shí)，受到安裝空間的限制。

LVDT位移傳感器其他特點(diǎn)

1、響應(yīng)速度快：基于非接觸測(cè)量的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于某些快速運(yùn)動(dòng)物體的沖擊振動(dòng)測(cè)量，此類傳感器可以提供很寬的頻率響應(yīng)。

2、高線性度：通過(guò)不斷研發(fā)的線圈繞制方法，LVDT位移傳感器的線性度有了顯著的提高。

3、高分辨率：由電磁感應(yīng)原理所決定的任何微小的鐵芯運(yùn)動(dòng)均會(huì)改變所在磁場(chǎng)內(nèi)次級(jí)線圈的感生電動(dòng)勢(shì)，使得LVDT位移傳感器理論上具有無(wú)限的分辨力。隨著設(shè)計(jì)、工藝和電子元器件性能的不斷提高。

4、低噪聲：對(duì)于回彈式的位移傳感器，在額定位移輸出信號(hào)為10.0000V或5.0000V時(shí)，其紋波、干擾噪聲的峰—峰值電壓僅0.2～1.5mVp-p。

5、低的溫度漂移：通用型中小量程產(chǎn)品的溫度系數(shù)在±0.001%/℃～±0.01%/℃。FS。

6、始動(dòng)漂移?。寒?dāng)接通電源（開(kāi)機(jī)）時(shí)，位移讀數(shù)很快就能基本穩(wěn)定下來(lái)，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱，時(shí)間漂移小。

7、無(wú)零點(diǎn)殘余電壓：由于采用了先進(jìn)的檢測(cè)電路，避免了零點(diǎn)殘余電壓的存在。

8、重復(fù)性好：重復(fù)精度可達(dá)零點(diǎn)幾微米甚至更小。

9、很寬的量程覆蓋范圍：在較寬的量程范圍內(nèi)LVDT位移傳感器均能實(shí)現(xiàn)較高的線性精度。

10、帶載能力強(qiáng)：一臺(tái)測(cè)量?jī)x器能同時(shí)帶1-30支LVDT工作。

11、低故障：這是指在非正常使用下，由于人為的疏忽或誤操作而設(shè)計(jì)的多種措施，以避免傳感器受損。

12、功耗低：在雙電源供電，輸出電壓信號(hào)時(shí)，供電電流﹤10mA。

13、輸入、輸出的多樣性：可以輸入單或雙電源，其電壓值自5V～24V或±5V～±15V;輸出信號(hào)電壓自20mV～10V或±20mV～±10V;輸出信號(hào)電流;4～20mA或0～10mA，并且具有良好的恒流特性。輸出信號(hào)頻率：0～10000Hz。

在使用LVDT位移傳感器的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些故障和各種問(wèn)題，以下是幾種常見(jiàn)的情況：

1、傳感器顯示的參數(shù)不正確

這種情況大多數(shù)屬于定位不準(zhǔn)?？梢詫鞲衅魅〕鰜?lái)重新放置，調(diào)整安裝的位置。如未解決，重新檢查安裝以及線路問(wèn)題。（少數(shù)情況為傳感器的制作問(wèn)題，如一些小參數(shù)值為傳感器制定的精確度不準(zhǔn)）

2、LVDT位移傳感器輸出不正常

通常表現(xiàn)為磁環(huán)脫落、供電不足、接線不牢、安裝不牢及工作盲區(qū)等問(wèn)題，首先調(diào)整傳感器的安裝。如沒(méi)有解決，就檢查磁環(huán)、電源、電線、接線等，看下問(wèn)題所在。

3、安裝注意事項(xiàng)

安裝時(shí)最為重要的就是要平面，并且要注意周圍有無(wú)磁場(chǎng)問(wèn)題，盡量遠(yuǎn)離磁場(chǎng)。然后被檢測(cè)對(duì)象要與傳感器材質(zhì)一致，并且大于探頭面的1.5倍。

LVDT 電感式直線位移傳感器主要分為：無(wú)芯式、回彈式和雙端萬(wàn)向接頭式。

電感式位移傳感器具有無(wú)滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長(zhǎng)壽命，可使用在各種惡劣條件下。

LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是線性可變差動(dòng)變壓器縮寫。工作原理簡(jiǎn)單地說(shuō)是鐵芯可動(dòng)變壓器。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。

原理圖片如圖1所示：