lvdt傳感器原理：LVDT位移傳感器 差動位移傳感器工作原理

LVDT位移傳感器 差動位移傳感器工作原理
 差動變壓器是把直線位移轉(zhuǎn)換為模擬電壓的傳感器。因其構(gòu)造為整體結(jié)構(gòu)，故耐久性和耐環(huán)境性都很優(yōu)良，使用溫度范圍為 -20 ℃~120℃。差動變壓器由一次線圈、二次線圈及可動鐵芯構(gòu)成，在一次線圈中加上一定電壓、頻率的正弦波勵磁．通過可動鐵芯使二次線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，其輸出特性為兩個(gè)二次線圈的差動輸出是與勵磁信號同頻的交流電壓，經(jīng)檢波電路變換為直流的位移電壓被輸出。檢波電路由整流二極管及RC濾波器組成，測定范圍是可動鐵芯的移動行程，一般為數(shù) +mm ～數(shù)百 mm 。當(dāng)可動鐵芯在中心位置時(shí)，輸出電壓為0V：左右移動時(shí)產(chǎn)生與移動距離成正比的正、負(fù)電壓。其線性小于 1 ％，檢出精度達(dá)數(shù)μ m ；當(dāng)超過規(guī)定行程后誤差增大。
用途及特點(diǎn)：
斯銘威差動變壓器式位移傳感器具有良好的環(huán)境適應(yīng)性、廣泛用于測量預(yù)先被變成位移的各種物理量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量（如張力、壓力、振動、液位、等）的測量。傳感器的放大電路采用微電子技術(shù)，整體封裝在不銹鋼的殼體內(nèi)。輸入電壓12VDC～24VDC，輸出信號±5V、0～5V、0～10V或0～10mA、04～20mA的信號，可與四位半數(shù)顯表配合使用。使用時(shí)只要把傳感器的殼體夾固在參照物上，其測桿頂（或夾固）在被測點(diǎn)上，就可以直接測量物體間的相對變位。特點(diǎn)是：①無活動觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長；②分辨率高、靈敏度好；③線性度高、重復(fù)性好；④測量范圍寬（測量范圍大時(shí)分辨率低）；⑤無輸入時(shí)有零位輸出電壓，引起測量誤差；⑥對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高，不適用于高頻動態(tài)測量。
注意事項(xiàng)：
1、 電路雖采用了內(nèi)部電源保護(hù)措施，還是請用戶先進(jìn)行檢查后再接通電源。不要超過額定電壓值，以免影響測量的**性和不必要的損失。
2、 傳感器的安裝位置不要靠近強(qiáng)磁場，如無特殊說明，傳感器不能在對金屬強(qiáng)烈腐蝕的環(huán)境中使用。
3、 被測點(diǎn)的運(yùn)動軌跡*好與傳感器的測桿軸線平行。這樣測量結(jié)果就是移動量，如傳感器測頭移動，測頭與被測物的接觸面不應(yīng)凹凸不平。
4、 安裝使用傳感器應(yīng)輕拿輕放，避免敲打與跌落，夾具應(yīng)固定在傳感器的兩端，不要用力過猛，更不可使殼體出現(xiàn)凹陷、變形影響測量量程，請勿超量程使用。
5、 請將傳感器通電預(yù)熱5分鐘后，再進(jìn)行正式測量使用。
6、 位移傳感器為精密儀器，出廠前都以經(jīng)過了標(biāo)定與老化，用戶不可隨意拆卸，否則影響測量**性及可能造成傳感器損壞。

lvdt傳感器原理：LVDT位移傳感器原理及應(yīng)用—信為科技

LVDT
位移傳感器原理及應(yīng)用

作者
:
鮑亞子
(
高級工程師
)
深圳市信為科技發(fā)展有限公司

一．概述

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動化程度的不斷提高，傳感器的用量
越來越大，開發(fā)高新技術(shù)位移傳感器產(chǎn)品具有廣闊的前景。

該產(chǎn)品具有精度高，動態(tài)特性好，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)。

差動變壓器式位移傳感器
（
LVDT
）
可廣泛應(yīng)用于航天航空、
機(jī)械、
建筑、
紡織、鐵路、煤炭、冶金、塑料、化工以及科研院校等國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，用來
測量伸長、振動、物體厚度、膨脹等的高技術(shù)產(chǎn)品。

深圳市信為科技發(fā)展有限公司是專業(yè)生產(chǎn)位置傳感器的高科技公司
,
我公司生產(chǎn)
的
LVDT
有分體式
,
回彈式
,
氣動式
,
耐壓式
,
及各種定制產(chǎn)品
,
具有測量精度高
,
性能
穩(wěn)定
,
防水
,
抗沖擊能力強(qiáng)
,
適合較惡劣環(huán)境下使用
, ,
是客戶安全放心的選擇
.

lvdt傳感器原理：LVDT直線位移傳感器原理及簡介

一、?精密LVDT直線位移傳感器原理
1、直線位移傳感器的功能在于把直線機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號， LVDT（Linear Variable Differential Transformer）是線性可變差動變壓器縮寫，屬于直線位移傳感器的一種。
2、工作原理簡單地說是鐵芯可動變壓器。核心部件是鐵芯和線圈。
3、LVDT工作過程中，鐵芯在線圈的線性范圍內(nèi)運(yùn)動，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之差，就是輸出電壓，其電壓大小和位移量的成正比。
二、精密LVDT直線位移傳感器性能
1、LVDT直線位移傳感器屬于接觸式測量，直接、穩(wěn)定、可靠。
2、DC直流單電源、9-28V寬電壓供電,方便快捷。
3、內(nèi)置高性能信號調(diào)節(jié)器，無待機(jī)消耗;高效節(jié)能。功耗低。
4、輸出標(biāo)準(zhǔn)信號，如0-5V/0-10V電壓信號，4-20mA電流信號，RS485/RS232數(shù)字信號，可直接被計(jì)算機(jī)、PLC等使用；帶載能力強(qiáng)。
5、高線性度，響應(yīng)速度快。
6、無摩擦測量,零位可重復(fù)，分辨率高。
7、量程范圍2.5～500mm，專門針對小量程位移測量。
8、堅(jiān)固內(nèi)用，使用壽命高。
9、多元的可定制型，如防水型位移傳感器、防爆型位移傳感器、雙余度位移傳感器
三、精密LVDT直線位移傳感器應(yīng)用
1、LVDT直線位移傳感器可測量位移、行程、位置、伸縮、厚度、震動。
2、機(jī)械設(shè)備制造加工控制;如注塑、機(jī)床的制造控制。
3、制造加工檢測;如飛機(jī)組裝精密性檢測、火車制動系統(tǒng)的磨損檢測、汽車零部件品質(zhì)檢測。
4、道路、橋梁、軌道等土木工程質(zhì)量檢測;如裂縫儀、裂縫計(jì)、平整儀等。
5、饋送和阻塞檢測;如檢測ATM、自動柜員機(jī)配送系統(tǒng)送紙輪的雙饋送和無饋送狀況。
6、液壓缸定位;如液壓缸內(nèi)測量活塞檢測。
7、輥縫間隙控制。
8、閥門位置檢測與控制。
四、精密LVDT直線位移傳感器分類及定制品
1、產(chǎn)品系列的多種選擇-分體式、回彈式、氣動式、筆式測量頭。
2、一站式位移測量解決方案，可選配儀表、采集器；可選配專用支架，安裝方便。
3、LVDT直線位移傳感器多種型號，適用各種復(fù)雜工況，如防塵、、防油污、防輻射，水下等。
4、接受各種定制型號，如閥芯LVDT、隔爆LVDT、交流LVDT、耐壓LVDT、液位LVDT、雙余度LVDT等。
五、精密LVDT直線位移傳感器選型器
1、分體式 LVDT位移傳感器
產(chǎn)品檢測鐵芯與傳感器主體分開。傳感器主體是中空的圓柱體，固定在某個(gè)地方，將鐵芯與被測物體連接，鐵芯在傳感器主體中空的空間里來回穿梭，由此檢測出被測物體移動的距離。
此方式的檢測元件之間無接觸，非接觸式，沒有任何摩擦，壽命長，頻響高。
測量行程范圍為0-500mm,常見應(yīng)用領(lǐng)域有：
機(jī)械設(shè)備的距離移動，如沖床、軋機(jī)、柴油機(jī)、油缸（液壓缸）、試驗(yàn)機(jī)、注塑機(jī)等機(jī)械零部件的移動檢測。
2、回彈式、自復(fù)位式 LVDT位移傳感器
將檢測鐵芯與傳感器主體連接在一起，中間有彈簧連接，固定于某處，當(dāng)被測物體接觸到鐵芯探頭時(shí)，探頭往里縮，鐵芯在傳感器中空部分非接觸式移動，檢測物體的變形量，當(dāng)被測物體離開時(shí)，由于彈簧的作用，鐵芯自動回彈復(fù)位。
此種傳感器應(yīng)用于被測物體不方便連接鐵芯的時(shí)候，測量行程范圍0-100mm,如閥門開度檢測、試驗(yàn)機(jī)物體形變檢測、輥縫間隙檢測、儀器儀表中對物體的厚度、拉伸檢測、位置行程檢測、道橋工程檢測等。
3、氣動式 LVDT位移傳感器
在傳感器內(nèi)部設(shè)置小氣缸，工作氣壓0.3MPa-0.7MPa，當(dāng)對傳感器充氣后，檢測探頭伸出，關(guān)閉氣壓后，探頭自動回縮。，檢測物體的平滑度、厚度、物體位置等 ,如璃平滑度檢測，金屬位置檢測、生產(chǎn)線在線厚度檢測，氣缸位移檢測與控制、建材加工測控，自卸載重車應(yīng)用。
4、筆形LVDT位移傳感器(電感測量頭)
回彈式特的書型號，直徑只有8mm，重復(fù)精度高達(dá)0.3um，測量行程0-10mm; 應(yīng)用在特殊領(lǐng)域，如軸承檢測、手機(jī)外殼檢測、汽車零部件檢測等需要精密檢測的設(shè)備。
六、精密LVDT直線位移傳感器配件及安裝注意事項(xiàng)
1、選配專用夾具（支架）
選用賽鋼、鋁材、銅材、不銹鋼等非導(dǎo)磁材料制作的夾具安裝固定。
2、 螺紋安裝
3、 法蘭安裝

lvdt傳感器原理：什么是LVDT？LVDT位移傳感器原理介紹

LVDT位移傳感器工作原理
無錫市河埒傳感器有限公司
LVDT（Linear Variable Differential Transformer）是線性可變差動變壓器的縮寫。它是一種常見類型的機(jī)電傳感器，可將其以機(jī)械方式耦合的物體的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電氣信號。
無錫市河埒傳感器有限公司成立于1985年，是一家專業(yè)生產(chǎn)LVDT位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器及其配套變送器的高新技術(shù)企業(yè)。生產(chǎn)的LVDT具有動態(tài)特性好、非線性度好、體積小、壽命高、可靠性高、重復(fù)精度高、可適應(yīng)各種惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
圖 1 顯示了典型 LVDT 的元件。該變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個(gè)初級繞組和一對以相同方式纏繞的次級繞組，兩個(gè)次級繞組對稱分布在初級繞組的兩側(cè)。

LVDT 的活動元件是導(dǎo)磁性材料的鐵芯，可在線圈的中空孔內(nèi)沿軸向自由移動，并通過機(jī)械方式耦合到需測量位置的物體上。該孔通常足夠大，能夠在鐵芯和孔之間提供很大的徑向間隙，使其與線圈之間不會產(chǎn)生物理接觸。運(yùn)行時(shí)，由具有適當(dāng)振幅和頻率的交流電對 LVDT 的初級繞組進(jìn)行通電，這一過程稱為初級勵磁，LVDT 的電氣輸出信號是兩個(gè)次級繞組之間的差分交流電壓，隨鐵芯在 LVDT 線圈內(nèi)的軸向位置而異。通常情況下，該交流輸出電壓由適當(dāng)?shù)碾娮与娐忿D(zhuǎn)換為更便于使用的高電平直流電壓或電流。
圖 2 顯示當(dāng) LVDT 的鐵芯處于不同的軸向位置時(shí)會出現(xiàn)什么情況。 LVDT 的初級繞組 P 由恒定振幅交流電源進(jìn)行通電。由此形成的磁通量由鐵芯耦合到相鄰的次級繞組 S1 和 S2。如果鐵芯位于 S1 和 S2 的中間，則會向每個(gè)次級繞組耦合相等的磁通量，因此繞組 S1 和 S2 中各自包含的 E1 和 E2 是相等的，在該參考中間鐵芯位置（稱為電氣零位），差分電壓輸出 (E1 - E2) 本質(zhì)上為零。如圖 2 中所示，如果移動鐵芯，使其與 S1 的距離小于與 S2 的距離，則耦合到 S1 中的磁通量會增加，而耦合到 S2 中的磁通量會減少，因此感生電壓 E1 增大，而 E2 減小，從而產(chǎn)生差分電壓 (E1 - E2)。相反，如果鐵芯移動得更加靠近 S2，則耦合到 S2 中的磁通量會增加，而耦合到 S1 中的磁通量會減少，因此 E2 增大，而 E1 減小，從而產(chǎn)生差分電壓 (E2 - E1)。
  圖2：顯示當(dāng)LVDT的鐵芯處于不同的軸向位置時(shí)會出現(xiàn)什么情況
圖 3A 顯示差分輸出電壓 EOUT 的大小是如何隨著鐵芯位置變化的。 自電氣零位開始最大鐵芯位移的 EOUT 值取決于初級勵磁電壓的振幅和特定 LVDT 的敏感因子，但通常為幾個(gè)伏特 RMS。該交流輸出電壓 EOUT（以初級勵磁電壓作為參考）的相位角會保持不變，直到鐵芯的中心經(jīng)過零點(diǎn)，此時(shí)該相位角突然改變 180 度，如圖 3B 中所示。可以通過相應(yīng)的電路，使用該 180 度相移來確定鐵芯離開零點(diǎn)的方向。圖 3C 中對其進(jìn)行了顯示，其中輸出信號的極性表示鐵芯與零點(diǎn)的位置關(guān)系。

該圖還顯示 LVDT 的輸出在其指定的鐵芯移動范圍內(nèi)具有很好的線性，但可以在更大的范圍使用傳感器，此時(shí)輸出線性會有所降低。
LVDT解調(diào)
LVDT解調(diào)模塊為LVDT 提供激勵信號是，并接收LVDT次級的輸出信號，并將交流次級信號解調(diào)成與鐵芯位置相對應(yīng)的直流電流或電壓信號。
我公司提供LTM-6A、LTM-6S等智能位移變送器，具有輸出DC4～20mA、DC0～10V、斷線報(bào)警等功能，可滿足客戶使用中的各種需求。
為何使用 LVDT？
無摩擦操作
LVDT 最重要的特性之一是其無摩擦操作。在正常使用過程中，LVDT 的鐵芯和線圈配件之間沒有機(jī)械接觸，因此不存在蹭擦、拖曳或其他摩擦來源。該特性在材料測試、振動位移測量和高分辨率尺寸測量系統(tǒng)中尤其有用。

無限分辨率
由于 LVDT 在無摩擦結(jié)構(gòu)中根據(jù)電磁耦合原理工作，因此可以測量鐵芯位置極小的變化。該無限分辨率功能僅受 LVDT 信號調(diào)節(jié)器中的噪聲和輸出顯示器分辨率的限制，此外LVDT 具有出色的可重復(fù)性。

無限長的機(jī)械壽命
由于 LVDT 的鐵芯和線圈結(jié)構(gòu)通常之間沒有接觸，因此沒有部件會相互摩擦或磨損。這意味著 LVDT 具有無限長的機(jī)械壽命，此優(yōu)點(diǎn)在高可靠性應(yīng)用（如飛機(jī)、人造衛(wèi)星和宇宙飛船以及核設(shè)施）中尤其重要。

抗超程損壞
大多數(shù) LVDT 的內(nèi)部孔在兩端都是開口的。如果發(fā)生意外的超程，則鐵芯能夠完全通過傳感器線圈配件，而不會導(dǎo)致?lián)p壞。由于該不受位置輸入過載損壞的特性，LVDT 成為適用于連接到破壞性材料測試設(shè)備中抗拉測試樣品的延伸儀等應(yīng)用的傳感器。

單軸敏感度
LVDT 會響應(yīng)沿線圈軸向的鐵芯運(yùn)動，但通常對鐵芯垂直軸向的運(yùn)動或其徑向位置不敏感。

可分離線圈和鐵芯
由于 LVDT 的鐵芯和線圈之間的僅有相互作用時(shí)磁耦合，因此可以通過在鐵芯和孔之間插入一個(gè)非磁性管來隔離線圈配件。這樣，可以在管中包含加壓流體，鐵芯可以在其中自由移動，而線圈配件是非受壓的。通常在用于液壓比例和/或伺服閥中閥芯位置反饋的 LVDT 中利用該特性。

可適應(yīng)嚴(yán)苛的環(huán)境
LVDT 裝配中使用的材料和結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)加固耐用的傳感器，該傳感器在各種環(huán)境條件下都能夠可靠運(yùn)行。連接繞組后使用環(huán)氧樹脂密封到外殼中，從而具有很強(qiáng)的防潮和防濕性，并且能夠承受強(qiáng)烈撞擊載荷和高強(qiáng)度振動。此外，內(nèi)部高磁導(dǎo)率屏蔽層可將外部交流電場的影響降至最低。外殼和鐵芯都由抗腐蝕材料制成，外殼還用作補(bǔ)充的磁屏蔽層。對于傳感器必須接觸易燃或腐蝕性蒸氣和液體或在加壓流體中運(yùn)行的應(yīng)用，可以使用各種焊接工藝對外殼和線圈配件進(jìn)行密封。普通 LVDT 可在很寬的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，但是，如果需要，可以將其生產(chǎn)為可在低溫下運(yùn)行，或者，通過使用特殊材料，在許多核反應(yīng)堆中存在的高溫和高輻射水平下運(yùn)行。

零點(diǎn)可重復(fù)性
LVDT 的固有零點(diǎn)位置非常穩(wěn)定且可重復(fù)，即使超過其很寬的工作溫度范圍也是如此。這使得 LVDT 能夠作為閉環(huán)控制系統(tǒng)和高性能伺服平衡儀器中的零位傳感器很好地工作。

快速動態(tài)響應(yīng)
由于常規(guī)操作過程中不存在摩擦，因此 LVDT 可以很快地響應(yīng)鐵芯位置的變化。LVDT 傳感器本身的動態(tài)響應(yīng)僅受鐵芯輕微質(zhì)量慣性效應(yīng)的限制。LVDT 傳感系統(tǒng)的響應(yīng)由信號調(diào)節(jié)器的特性決定。

絕對輸出
與增量輸出器件相反，LVDT 是絕對輸出器件。如果發(fā)生斷電情況，在重新啟動測量系統(tǒng)后，LVDT 的輸出值將與斷電之前的值相同。

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