LVDT式位移传感器的原理

LVDT式位移传感器的原理
Linearity Variable Differential Transducers简称 LVDT,中文译名为差动变压器式位移传感器,在世界范围内盛销数十年而不衰,足以看出它的各项性能在当前工业过程检测与试验领域中的适应性;随着系统对检测元件提出越来越高的要求同时,它的技术性能在不断的完善与发展,应用领域也在不断地更新与扩大;
差动变压器LVDT的原理比较简单;它就是在一个线圈骨架1上均匀绕制一个一次线圈2作励磁;再在两侧绕制两个二次线圈3与4,与线圈同轴放置一个铁芯5,通过测杆6与可移动的物体连接;线圈外侧还有一个磁罩7作屏蔽,如图1－1示;
在未引入铁芯以前,一次线圈通入交流电流后产生一个左右对称的沿轴向分布的交变磁场;交变磁场在两个对称放置的二次线圈上产生的感应电动势当然相等,引入铁芯后,铁芯在一次交变磁场的激励下,产生沿铁芯中心轴当然也是线圈的中心轴分布并与铁芯对称的交变磁场;这样,线圈中心轴上的磁感应强度就成为铁芯位置的轴向分布函数,于是两个二次线圈的感应电动势Es1与Es2也成了铁芯位置的函
数;如果设计得当,两者可成为线性函数关系;将两个二次线圈差接后,即可获得与铁芯位移成线性关系的二次输出:Es=Es1-Es2;这就是LVDT的简单工作原理如图1-2示;
LVDT式位移传感器的原理二
差动变压器式位移传感器LVDT为电磁感应原理,其结构示意见图一;
图一：LVDT工作原理图
采用环氧树脂,不锈钢等材料作为线圈骨架,用不同线径的漆包线在骨架上绕制线圈;与传统的电力变压器不同;LVDT是一种开磁路弱磁耦合的测量元件;在骨架上绕制一组初级线圈,两组次级线圈,其工作方式依赖于在线圈骨架内磁芯的移动,当初级线圈供给一定频率的交变电压激励电压时,铁芯在线圈内移动就改变了空间磁场分布从而改变了初,次级线圈之间的互感量,次级线圈就产生感应电动势,随着铁芯位置的不同,互感量也不同,
刺激产生的感应电动势也不同,这样就将铁芯的位移量实际的铁芯是通过测杆与被测物保持相接触,也就是被测物体的位移
量变成电压信号输出,由于两个次级线圈电压极性相反,所以传感器的输出是两个次级线圈电压之差,其电压差值与位移量成线性关系
图二LVDT电原理图
当铁芯处在线圈正中间位置时两次级线圈感应电压相等但相位相反,其电压差值为零,当铁芯往右移动时,右边的次级线圈感应的电压大于左边;两线圈输出的电压差值大小随铁芯位移而成线性变化第一象限的实线段部分,这是LVDT有效的测量范围一半;当铁芯继续往右移动时两级线圈输出电压的差值不与铁芯位移成线性关系,此为缓冲,非测量区虚线段;反之,当铁芯自线圈中间位置向左边移动亦然;零点两边的实线段一般是对称的测量范围,只不过两者都是交流信号而相位差180″;。