LVDT一直是位移测量普遍使用的传感器技术。该器件相对简单、能在宽温度范围内工作、具有极精细的分辨率、可靠性高、不易损坏、非常适合从微米级至几个英寸的线性测量,缺点是当行程超过±3in时就不那么经济实用。
LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成,初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上,线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。当衔铁处于中间位置时,由于变压作用,每个次级绕组感应一个幅度相等的电压,然而次级绕组是按反向串联绕制的,两个电压相位相反,两个次级线圈产生的感应电动势相等,这样输出电压为0,零值的正确位置应是两个次级绕组输出最低值时的位置。当然,零电压在解调后是没有意义的。当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时,两个线圈产生的感应电动势不等,线圈上的电压,一个增加,另一个减少,在输出导线上形成一个稳定的增长电压输出,其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度,改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围,设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反,LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差,这个输出的电压值与铁心的位移量成线性关系。LVDT工作过程中,铁心的运动不能超出线圈的线性范围,否则将产生非线性值,因此所有的LVDT均有一个线性范围。
由于铁芯是电感性耦合至线圈的,运动的铁心和静止的部件之间不存在任何机械接触,因而LVDT是一种非接触式位移传感器,这表明,它可用于不断地运动着的应用,不必担心它是否会磨损。当然,要是用机械装配来对齐线圈组件,那末总会有一些磨损,使用寿 应根据具体装配方法来评估。
LVDT还是一种绝对位移传感器,它提供相对于一个固定基准的距离读数,而不是相对于前一个位置的读数。这在高噪声工业环境中是十分重要的,当外部原因破坏测量数据时仍能保证正确的信号。
LVDT具有诸多卓越的品质。它的主要限制是,为得到线性性能,传感器的外壳要比行程长,还有输出信号对输入被测量存在一定的非线性。采用专门的调节技术,可以改进行程对外壳的长度比和非线性问题,其中一个技术就是增加微控制器进行校正。LVDT具有良好的重复性,这一技术是可行的。
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