LVDT 的优缺点

线性可变差动变压器 简称 LVDT。它是一种典型的机电设备式传感器，可以将与其机械连接的部件的直线运动转换成相关的电信号。

市面上销售的 LVDT 线性位置传感器可以测量小至百分之一英寸至几英寸的移动。但它们也可以测量长达 30 英寸（或 0.762 米）的位置，这是最大测量范围。

LVDT 的类型

各种 LVDT 类型包括以下所有

• 固定电枢 LVDT： 这些 LVDT 更适合高工作系列。因为这些 LVDT 由低电阻组件控制和调节，所以它们可以防止不当的配置。
• 无导向电枢： 这些 LVDT 具有无限的分辨率特性，并且其无磨损设计可防止它们控制计算数据的移动。此 LVDT 连接到将被计算的样本，随意安装在圆柱体内，并需要线性传感器的外壳单独固定。
• 力驱动电枢： 使用内部弹簧机构和电动机将电枢连续推至尽可能高的水平。这些电枢用于需要慢速运动的 LVDT 应用中，并且电枢和被测件不需要连接到这些设备。

线性可变位移传感器通常用于现代自动化、机器人或运动控制系统、航空电子设备和制造机械中。可以使用规格来评估是否选择了合适的 LVDT 类型。

LVDT 结构

LVDT 由一个圆柱形骨架组成，骨架表面缠绕着两个次级 LVDT 线圈，骨架中心有一个初级线圈。两个次级线圈具有相等的匝数，但绕制方向相反，例如顺时针和逆时针。

因此，两个次级线圈之间的电压差将是输出电压。S1 和 S2 用于区分这两个线圈。圆柱形骨架的铁芯位于其中心。交流电的工作频率为 50 到 400 HZ，励磁电压为 5-12V。

LVDT 工作原理

互感是线性可变差动变压器（LVDT）工作的原理。位移是非电能转化为电能的转变。LVDT 的工作原理也深入探讨了能量是如何转换的。

LVDT 的工作

根据铁芯在绝缘骨架中的位置，LVDT 电路设计有三种工作方式。

情况 I

当铁芯处于零位（无位移）时，感应电动势在两个绕组中是相同的。当铁芯处于零位时，与两个次级绕组的磁通耦合相等。由于 e1 和 e2 相同，因此在没有位移时输出值为零。因此，这表明没有位移。

情况 II

在这种情况下，当铁芯向上位移超过零位（相对于参考点的向上移动）时，与次级绕组 S1 的磁通大于与 S2 的磁通。这会导致输出电压为正。因此，e1 将更接近 e2。

情况 III

当铁芯向下移至零位（相对于参考点的向下移动）时，在这种情况下 e2 的幅度将大于 e1 的幅度。因此，输出将为负，并且将低于参考点。

LVDT 输出

LVDT 或线性可变差动变压器等测量设备的输出是与位置偏离程度成比例的幅度，且相对于中心点有 180 度的相位差的正弦波。在这里，信号通过全波整流进行解调。

当铁芯位移从中心位置最大时，输出（EOUT）值最高。它是初级侧励磁电压和特定 LVDT 类型灵敏度参数的幅度函数，并且在 RMS 值时非常显著。

LVDT 的用途

像 LVDT 这样的位置传感器是许多应用的理想选择。以下是一些用途。

• 无限机械寿命： 即使经过数十亿次循环和数十年，这种类型的传感器也无法替代。
• 线圈和铁芯可分离： LVDT 用于泵、阀门和液位系统。当线圈和外壳通过金属、玻璃或其他管子而不是套筒隔开时，LVDT 的铁芯可以接触到高压和高温介质。
• 无摩擦测量： 由于没有摩擦部件、误差或电阻，LVDT 测量是无摩擦的。
• 无限分辨率： LVDT 也可以精确计算微小运动。
• 出色的可重复性： LVDT 不会漂移，即使多年后也不会产生噪声。
• 抗横向铁芯移动： 测量质量不受感知或摆动的影响。

LVDT 图

LVDT 图表显示了轴向位移及其对从零点开始的差动交流输出幅值以及来自电子设备直流输出的影响。

影响铁芯位置最大轴向位移的关键因素是灵敏度系数和初级励磁电压的幅度。在向线圈初级绕组施加可比的初级励磁电压之前，轴保持在零位。

LVDT（线性可变差动变压器）的优点

1. 减少摩擦损耗： 由于铁芯和变压器线圈不接触，两者之间没有摩擦，摩擦损耗的可能性降低，使 LVDT 成为理想的设备。没有摩擦，就不会有物体磨损。
2. 低功耗： 由于 LVDT 仅需要 1W 的电力即可运行，因此有许多场合可以在低功耗下运行机器。因此，功耗很低。
3. 不敏感的运行冲击： 它可以承受应力和振动，特别是当弹簧安装在铁芯中时。LVDT 是最佳的传感器，因此。它们因其小尺寸和轻重量而对齐且稳定。
4. 最小的磁滞损耗： 由于磁滞损耗会阻止过程的重复，因此它们必须很低。这将在所有情况下都有助于重复并表现良好。
5. 直接转换为电信号： LVDT 将线性位移测量转换为电信号，便于处理。这提高了各种机械设备运行的效率。
6. 动态响应：由于摩擦很小，操作简单方便。LVDT 的这种特性使得铁芯位置变化的动态响应非常快速。
7. 平稳运行： LVDT 提供宽范围的测量，从 1.25 毫米到 250 毫米，并能平稳运行。这有利于许多重工业，包括自动化、飞机、卫星、涡轮机、液压等。
8. 更高灵敏度： LVDT 的测量灵敏度为 40V/mm，可以检测到杂散磁场。由于 LVDT 提供高输出，因此不需要放大器或放大过程。

其他一些优点包括：

• 它提供了高达 10 nm 或更高的分辨率
• 它结构紧凑
• 外部环境因素对其没有影响
• 其输出阻抗较低

LVDT（线性可变差动变压器）的缺点

需要额外的设置：LVDT 对杂散磁场敏感，因此需要额外的设置来屏蔽它免受这些场的影响。因此，成本会稍高。

受多种因素影响

• 温度、振动和波动是一些决定 LVDT 工作良好程度的变量。由于它是一种电磁设备，这些因素必须对其产生影响。
• 小输出的大位移： LVDT 的一个缺点是它需要测量大量的位移才能产生小的输出。
• 解调器使用： 由于 LVDT 是交流信号，需要解调器网络才能提供直流输出。这是 LVDT 的另一个缺点。

LVDT 的应用

• LVDT 传感器的应用通常涉及测量从零点几毫米到几厘米长度的位移。
• 作为主传感器，LVDT 传感器将位移转换为直接电信号。
• 该传感器还可以用作备份传感器。
• LVDT 用于测量压力、力和重量。
• 用于评估土壤湿度
• 在药片制造设备中
• 机器人清洁器
• 它用于脑部探查医疗设备。
• 压力和负载是使用这些传感器中的几个来计算的。
• LVDT 和伺服机构主要用于工业环境。
• 其他用途包括飞机、卫星、自动化、液压、动力涡轮机等。