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LVDT位移传感器阅读:673

LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成,如右图所示,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,两个次级线圈产生的感应电动势相等,这样输出电压为0;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,有电压输出,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。

原理

  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。

优点

  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 用于测量不是按照精准直线运动的物体,例如,可把 LVDT 耦合至波登管的末端 测量压力。
  6,输入/输出隔离
  LVDT 被认为是变压器的一种,因为它的励磁输入(初级)和输出(次级)是 完全隔离的。LVDT 无需缓冲放大器,可以认为它是一种有效的模拟信号元件。 在要求信号线与电源地线隔离的测量和控制回路中,它的使用非常方便。
  7,坚固耐用
  制造 LVDT 所用的材料以及接合这些材料所用的工艺使它成为坚固耐用 的变送器。即使受到工业环境中常有的强大冲击、巨幅振动,LVDT 也能继续发 挥作用。铁芯与线圈分离 LVDT 铁芯与线圈彼此分离,在铁芯和线圈内壁间插入非磁性隔离物,可以把加压的、 腐蚀性或碱性液体与线圈组隔离开。这样,线 圈组实现气密封, 不再需要对运动构件进行动态密封。 对于加压系统内的线圈组, 只需使用静态密封即可。
  8,环境适应性
  LVDT 是少数几个可以在多种恶劣环境中工作的变送器之一。例如,密封型 LVDT 采用不锈钢外壳,可以置于腐蚀性液体或气体中。有时,LVDT 被要求在极端恶劣的环境下工作。例如,在类似液氮的低温环境中或核辐射环境。虽然在大 多数情况下,LVDT 具有无限的工作寿命(理论上) ,置于恶劣环境下的 LVDT,工作寿命却因环境不同而各不相同。

特点

  主要特点
  (1)原理直观、结构简单、工作可靠、使用寿命长;
  (2)灵敏度高、线性范围宽、重复性好;
  (3)分辨率高、应用广、适合于不同的应用;
  (4)结构对称、零位可恢复。
  (5)应用于小型制冷剂,如自由活塞式斯特林制冷机时,受到安装空间的限制。
  其他特点
  1、响应速度快:基于非接触测量的实现,对于某些快速运动物体的冲击振动测量,此类传感器可以提供很宽的频率响应。
  2、高线性度:通过不断研发的线圈绕制方法,LVDT位移传感器的线性度有了显著的提高。
  3、高分辨率:由电磁感应原理所决定的任何微小的铁芯运动均会改变所在磁场内次级线圈的感生电动势,使得LVDT位移传感器理论上具有无限的分辨力。随着设计、工艺和电子元器件性能的不断提高。
  4、低噪声:对于回弹式的位移传感器,在额定位移输出信号为10.0000V或5.0000V时,其纹波、干扰噪声的峰—峰值电压仅0.2~1.5mVp-p。
  5、低的温度漂移:通用型中小量程产品的温度系数在±0.001%/℃~±0.01%/℃。FS。
  6、始动漂移小:当接通电源(开机)时,位移读数很快就能基本稳定下来,无需长时间的预热,时间漂移小。
  7、无零点残余电压:由于采用了先进的检测电路,避免了零点残余电压的存在。
  8、重复性好:重复精度可达零点几微米甚至更小。
  9、很宽的量程覆盖范围:在较宽的量程范围内LVDT位移传感器均能实现较高的线性精度。
  10、带载能力强:一台测量仪器能同时带1-30支LVDT工作。
  11、低故障:这是指在非正常使用下,由于人为的疏忽或误操作而设计的多种措施,以避免传感器受损。
  12、功耗低:在双电源供电,输出电压信号时,供电电流﹤10mA。
  13、输入、输出的多样性:可以输入单或双电源,其电压值自5V~24V或±5V~±15V;输出信号电压自20mV~10V或±20mV~±10V;输出信号电流;4~20mA或0~10mA,并且具有良好的恒流特性。输出信号频率:0~10000Hz。

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