LVDT位移傳感器結(jié)構(gòu)與性能分析

來源：LVDT位移傳感器結(jié)構(gòu)與性能分析   發(fā)布于：2021-10-23 13:55:41    瀏覽：2361

LVDT位移傳感器是用于微位移精密測(cè)量的高精度位移傳感器，主要由線圈、骨架和鐵芯組成。骨架通常選用膨脹系數(shù)小、耐熱性能好、高頻損失小的絕緣木、硬質(zhì)橡膠或者聚甲醛樹脂等絕緣材料制造，骨架形狀與尺寸要精密對(duì)稱。高強(qiáng)度漆包線均勻、緊密地繞制在骨架上。鐵芯需要選用電阻率大、導(dǎo)磁率高、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大的材料。鐵芯位于傳感器線圈中心位置。通電后，初級(jí)線圈輸入交變激勵(lì)電流，則次級(jí)線圈內(nèi)將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。兩個(gè)磁極線圈反極性串聯(lián)，輸出電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)位移量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

LVDT位移傳感器與其他類型位移傳感器相比，主要具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1、傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)。傳感器測(cè)量所需外部驅(qū)動(dòng)力小，適用于部分非剛性檢測(cè)面安裝使用；

2、傳感器分辨率高，靈敏度好。部分型號(hào)分辨率小于0.1μm；

3、傳感器測(cè)量精度高，重復(fù)性好。部分型號(hào)線性精度可達(dá)0.25%；

4、傳感器輸出功率大，方便信號(hào)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)；

5、傳感器抗干擾性能好，輸出阻抗小，適用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜場(chǎng)合安裝使用

LVDT位移傳感器線圈倉(cāng)由一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈組成。傳感器檢測(cè)與轉(zhuǎn)換電路可將線圈輸出正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓、電流模擬量信號(hào)或者RS485數(shù)字信號(hào)，可與數(shù)顯儀表、采集儀、單片機(jī)、PLC控制器或者PC電腦聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量與測(cè)控。

LVDT位移傳感器差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了其存在以下問題：

1、為了獲得較高的線性，LVDT位移傳感器的量程通常僅占線圈長(zhǎng)度的幾分之一，這導(dǎo)致傳感器安裝尺寸相對(duì)較大。自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)通常集成大量的傳感器與其他元器件，如果要很好地利用空間，就要求位移傳感器體積越小越好；

2、LVDT位移傳感器量程越大，線性度相對(duì)越低。當(dāng)傳感器精度降低到一定水平，測(cè)量便失去了意義。因此LVDT位移傳感器適用于微位移精密測(cè)量場(chǎng)合，很少用于大量程位移測(cè)量；

3、LVDT位移傳感器因?yàn)殍F芯慣性大、頻響低、損耗大，無法用于快速動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)量；

4、LVDT位移傳感器分辨率與測(cè)量范圍有關(guān)，測(cè)量范圍越大，傳感器分辨率越低；

5、LVDT位移傳感器需要采用精密元件組成振蕩器，傳感器對(duì)測(cè)量電路要求也較高，需要精密元件組成驅(qū)動(dòng)及信號(hào)檢出電路，用于保障傳感器測(cè)量精度與穩(wěn)定性。這大幅增加了LVDT位移傳感器的加工難度與生產(chǎn)成本；

6、LVDT位移傳感器存在難以克服的零點(diǎn)殘余電壓，影響傳感器測(cè)量精度。

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