LVDT位移传感器原理及应用—信为科技.docVIP

LVDT位移传感器原理及应用 作者:鲍亚子(高级工程师) 深圳市信为科技发展有限公司 一．概述 随着我国国民经济的高速发展，自动化程度的不断提高，传感器的用量越来越大，开发高新技术位移传感器产品具有广阔的前景。 该产品具有精度高，动态特性好，工作可靠，使用方便等特点。 差动变压器式位移传感器（LVDT）可广泛应用于航天航空、机械、建筑、纺织、铁路、煤炭、冶金、塑料、化工以及科研院校等国民经济各行各业，用来测量伸长、振动、物体厚度、膨胀等的高技术产品。 深圳市信为科技发展有限公司是专业生产位置传感器的高科技公司,我公司生产的LVDT有分体式,回弹式,气动式,耐压式,及各种定制产品, 具有测量精度高,性能稳定,防水,抗冲击能力强,适合较恶劣环境下使用, ,是客户安全放心的选择. 二、工作原理 LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是线性可变差动变压器缩写。工作原理简单地说是铁芯可动变压器。它由一个初级线圈、两个次级线圈、铁芯、线圈骨架、外壳等部件组成。当铁芯由中间向两边移动时，次级两个线圈输出电压之差与铁芯移动成线性关系。 当初级线圈P1，P2之间供给一定频率的交变电压时，铁芯在线圈内移动改变了空间的磁场分布，从而改变了初、次级线圈之间的互感量，次级线圈S11，S22之间就产生感应电动势，随着铁心的位置不同，互感量也不同，次级产生的感应电动势也不同，这样就将铁芯的位移量变成了电压信号输出，由于两个次级线圈电压极性相反,参见图1,输出电压为差动电压。 图1：LVDT原理图 当铁芯往右移动时，次级线圈2感应的电压大于次级线圈1；当铁芯往左移动时，次级线圈1感应的电压大于次级线圈2，两线圈输出的电压差值大小随铁芯位移而成线性变化。图2中的虚线范围内是传感器的量程，当铁芯移动行程大于100%时（虚线之外段），两次级线圈输出电压的差值与铁芯位移线性关系变差。零点两边的实线段一般是对称的测量范围，两者都是交流信号而相位差180度。实际的LVDT线圈通常与壳体紧固为一体，铁芯与测杆紧固为另一体，当两体间发生相对位移时，就产生位移电压输出。 图2：LVDT的输出电压 三.技术性能 供电电压： 直流5V 或12V~28V 输出信号： 0.5~4.5VDC或0~5VDC, 0~10VDC, 4~20 mA 频率响应（-3dB）： 250Hz（最大） 50HZ（电流输出） 线性误差（满量程输出）： ≤±0.25% of FS 重复误差： ＜0.01% of FS 使用温度： -25℃~+85℃ （最大-55℃~+150℃) 零点温度系数： ≤ 0.008%/℃ 灵敏度温度系数： ≤0.025%/℃(额定) 耐振极限： 10g，2kHz 抗冲击能力： 150g，11ms 四.为何选择LVDT LVDT具有以下特点: 1,无摩擦测量 LVDT 的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT 是没有摩擦的部件。它被用于可以承受轻质铁芯负荷，但无法承受摩擦负荷的重要测量。 例如，精密材料的冲击挠度或振动测试， 纤维或其它高弹材料的拉伸或蠕变测试。 2,无限的机械寿命 由于LVDT 的线圈及其铁芯之间没有摩擦和接触，因此不会产生任何磨损。这样LVDT的机械寿命，理论上是无限长的。在对材料和结构进行疲劳测试等应用中，这是极为重要的技术要求。此外，无限的机械寿命对于飞机、导弹、宇宙飞船以及重要工业设备中的高可靠性机械装置也同样是重要的。 3,无限的分辨率 LVDT的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个显著的特性。第一个特性是具有真正的无限分辨率。这意味着 LVDT 可以对铁芯最微小的运动作出响应并生成输出。外部电子设备的可读性是对分辨率的唯一限制。 4,零位可重复性 LVDT 构造对称，零位可回复。LVDT的电气零位可重复性高，且极其稳定。用在闭环控制系统中，LVDT 是非常出色的电气零位指示器。 5,径向不敏感 LVDT对于铁芯的轴向运动非常敏感，径向运动相对迟钝。这样，LVDT 可以