為什么要采用LVDT (線性可變差動變壓器式位移傳感器)?
由于LVDT位移傳感器本身操作之基本物理原理或本身結(jié)構(gòu)所采用之材料及技術(shù),因而具備某些特性和優(yōu)點。
無摩擦操作
LVDT 最重要的特性之一就是無摩擦操作。在一般的操作之下,LVDT 的鐵心和線圈組件結(jié)構(gòu)之間沒有機械式的接觸,如摩擦、拖曳或其他可造成摩擦之因素。此特性在材料測試,振動位移測量以及高分辨率尺寸測量系統(tǒng)特別有用。
分辨率無限大
因為LVDT 是利用無摩擦結(jié)構(gòu)之電磁耦合原理的方式操作,所以能夠測量極微小之鐵心位置的變化量。此無限解析之能力,只受限于LVDT 信號放大器的分辨率和輸出顯示器的位數(shù)。因而,LVDT 亦具有極佳之重復(fù)性。
機械壽命無限長
通常LVDT 的鐵心和線圈組件結(jié)構(gòu)之間沒有接觸,所以,沒有任何組件彼此之間會相互摩擦或磨損,此意味著LVDT 具有無機械壽命限制之特性。此特性在高信賴度要求之應(yīng)用方面,如航空器、衛(wèi)星、太空飛行器以及核能設(shè)備安裝等,特別的重要。另外,在很多工業(yè)過程控制以及工廠自動化控制系統(tǒng)方面,對此特性也有高度的需求。
不會因為超出量測范圍而受損
大部分LVDT 的內(nèi)膛兩端是沒有封閉的。若因操作不慎,超出其額定之量測行程,鐵心會完全通過傳感器的線圈組件結(jié)構(gòu),并不會造成任何的損壞。這種不因超出位移行程而破壞之特性,使得LVDT 在材料破壞測試設(shè)備方面,如附著于測試組件以便測試其張力之張力計,是一個很理想的傳感器,參考HSTA750系列。
單軸感應(yīng)
LVDT 只對鐵心沿著線圈的軸線運動會有反應(yīng),而通常對于鐵心橫向交叉軸的運動或鐵心的徑向位置是不感應(yīng)的。所以,對于非準(zhǔn)線安裝或漂浮移動的應(yīng)用場合,以及當(dāng)LVDT 的移動并不是很精確的呈一直線時,LVDT 仍能正常的工作,而不會有任何反效果。
可分離之線圈及鐵心
因為在LVDT 的鐵心和線圈組件之間,只有磁耦合的交互作用,所以在鐵心和內(nèi)膛的管壁之間可以插入非磁性的管子,而將鐵心和線圈組件隔離。利用這種作法,可以將加壓之流體封裝在隔離用之管子內(nèi),那么當(dāng)線圈組件被釋壓時,鐵心便會自由移動。在油壓系統(tǒng)之比例閥或伺服閥,做為線軸位置回授用之LVDT,常常利用此特性。
耐環(huán)境特性佳
LVDT 因為所采用之材料以及組裝結(jié)構(gòu)的技術(shù),是一種非常堅固耐用的傳感器,可適用于各種不同的操作環(huán)境。線圈繞組以環(huán)氧樹脂封裝之后,放入不銹鋼管內(nèi),可達到極佳之防潮防濕的效果,而且耐振性及耐沖擊性佳。此外,由于內(nèi)部的高透磁性屏蔽,使得受外部AC 磁場效應(yīng)的影響降到最低。
外殼及鐵心皆是采用防腐蝕之金屬材料,而且外殼也有增強隔絕磁場的效果。在某些應(yīng)用場合,當(dāng)傳感器必須暴露于易燃或腐蝕性之蒸汽及液體,或加壓之流體下來操作時,可以利用各種熔接加工處理方法,將外殼和線圈組件結(jié)構(gòu)整個完全密封起來。
通常LVDT 適用的操作溫度范圍非常的寬廣,但是,若有需要,也可特別訂制而專門應(yīng)用于低溫的環(huán)境?;蛘卟捎锰厥獾牟牧?,可適用于像核子反應(yīng)爐等需要耐高溫及輻射的應(yīng)用場合。
零點重復(fù)性
LVDT 本身的零點位置是非常的穩(wěn)定,而且重復(fù)性高,即使超出其適用之操作溫度范圍,亦是如此。此特性使得LVDT 在閉回路控制系統(tǒng)以及高性能伺服平衡儀器方面的應(yīng)用,是一個很好的零點位置傳感器。
快速動態(tài)反應(yīng)
在一般的操作情況下,此無摩擦之特性,使得LVDT 能夠很快的反應(yīng)出鐵心位置的變化量。LVDT 本身的動態(tài)反應(yīng),僅受限于鐵心之微小質(zhì)量的慣性效應(yīng)。通常,LVDT 感應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度,是取決于放大器的特性。
絕對值輸出
LVDT 是一個絕對值輸出組件,不同于增量型的輸出組件。此意味著,即使電源關(guān)閉時,LVDT 送出的位置數(shù)據(jù)并不會消失。當(dāng)測量系統(tǒng)重新啟動時,LVDT 的輸出值會和電源關(guān)閉之前一樣。