LVDT(差動變壓器)位移傳感器為電磁感應(yīng)原理，與傳統(tǒng)的電力變壓器不同，LVDT是一種開磁路弱磁耦合的測量元件。LVDT的結(jié)構(gòu)由鐵心、銜鐵、初級線圈、次級線圈組成，初級線圈、次級線圈分布在線圈骨架上，線圈內(nèi)部有一個可自由移動的桿狀銜鐵。用不同線徑的漆包線，在骨架上繞制一組初級線圈，兩組次級線圈，其工作方式依賴于在線圈骨架內(nèi)磁芯的移動，當(dāng)初級線圈供給一定頻率的交變電壓時，鐵芯在線圈內(nèi)移動就改變了空間的磁場分布，從而改變了初、次級線圈之間的互感量，次級線圈就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，隨著鐵心的位置不同，互感量也不同，次級產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不同，這樣就將鐵芯的位移量變成了電壓信號輸出。
LVDT位移傳感器的質(zhì)量以及工作效率的好壞與其材料選擇、內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計有著很大的關(guān)聯(lián)，設(shè)備從外到內(nèi)總共分為測頭、測桿、外殼、初級線圈、次級線圈以及可活動鐵芯等部件，以運(yùn)動為頻繁的測頭而言，需要根據(jù)不同的測量工件去選擇平頭、尖頭、圓頭樣式或氣推式、伸縮式等運(yùn)動形式，需要具有防水防塵耐油污、抗壓力等特性，保障測量數(shù)據(jù)的性以及穩(wěn)定性。
工作過程
- 激勵初級線圈：當(dāng)給初級線圈施加一個恒定頻率的交流電壓時，初級線圈會產(chǎn)生一個交變磁場。這個交變磁場會穿過次級線圈和磁性鐵芯，形成一個電磁耦合系統(tǒng)。
- 磁通量變化：磁性鐵芯在位移作用下移動，改變了次級線圈的磁通量。由于次級線圈的繞向相反，靠近鐵芯的次級線圈磁通量增加，而遠(yuǎn)離鐵芯的次級線圈磁通量減少。
- 感應(yīng)電動勢產(chǎn)生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，次級線圈中的磁通量變化會在次級線圈中感應(yīng)出電動勢。由于次級線圈的繞向相反，感應(yīng)電動勢的相位也相反。
- 輸出信號形成：次級線圈的感應(yīng)電動勢經(jīng)過電路處理后，形成一個與磁性鐵芯位移成正比的電信號輸出。當(dāng)鐵芯位于中心位置時，兩個次級線圈的感應(yīng)電動勢大小相等，相位相反，輸出信號為零；當(dāng)鐵芯移動時，輸出信號不再為零，且與位移成正比。
由于 LVDT 的線圈及其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會產(chǎn)生任何磨 損。這樣 LVDT 的機(jī)械壽命，理論上是無限長的。在對材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞測試 等應(yīng)用中，這是極為重要的技術(shù)要求。此外，無限的機(jī)械壽命對于飛機(jī)、導(dǎo)彈、宇宙飛船以及重要工業(yè)設(shè)備中的高可靠性機(jī)械裝置也同樣是重要的。
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LVDT 位移傳感器憑借其的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，成為工業(yè)測量和控制領(lǐng)域的重要工具。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，LVDT 位移傳感器的精度和可靠性將進(jìn)一步提高，為各行業(yè)的測量和控制提供更加有力的支持。
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