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。
LVDT是少數(shù)幾種可以應(yīng)用在多種惡劣環(huán)境下的位移傳感器，通過特殊方式進行密封處理的傳感器可以防潮、防鹽霧，可以放置于承壓的液體中、氣體密閉容器中，甚至于某些腐蝕性環(huán)境中，對核輻射電磁輻射干擾不敏感，能抗振動，具有較寬的工作溫度范圍-25℃～85℃和滿足國軍標—55℃～125℃工作溫度。機電分體的位移傳感器單使用可以在200℃下工作。
LVDT的結(jié)構(gòu)由鐵心、銜鐵、初級線圈、次級線圈組成，如右圖所示，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。當銜鐵處于中間位置時，兩個次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，這樣輸出電壓為0；當銜鐵在線圈內(nèi)部移動并偏離中心位置時，兩個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不等，有電壓輸出，其電壓大小取決于位移量的大小。為了提高傳感器的靈敏度，改善傳感器的線性度、增大傳感器的線性范圍，設(shè)計時將兩個線圈反串相接、兩個次級線圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓是兩個次級線圈的電壓之差，這個輸出的電壓值與鐵心的位移量成線性關(guān)系。
LVDT（Linear Variable Displacement Transducer）位移傳感器是一種線性差動變壓器式的位移電測設(shè)備，基于差動變壓器的運作方式以及電磁感應(yīng)的原理進行測量任務(wù)，通過設(shè)備內(nèi)部初級線圈感受激勵電流帶動測頭運轉(zhuǎn)，接觸被測物的過程中，內(nèi)部的鐵芯會在線圈骨架左右移動，由此，初級線圈以及次級線圈之前會產(chǎn)生電壓、電流的變化，而終的測量數(shù)據(jù)則是以輸出電流的形式被采集器而采集轉(zhuǎn)換，能夠以模擬量或數(shù)字量形式進入上位機軟件系統(tǒng)，實時展現(xiàn)數(shù)據(jù)并進行分析，及時的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題或生產(chǎn)流程問題進行調(diào)整。
工作過程
- 激勵初級線圈：當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；當鐵芯移動時，輸出信號不再為零，且與位移成正比。
結(jié)構(gòu)組成
- 初級線圈（Primary Coil）：LVDT 的初級線圈是一個繞制在非磁性骨架上的線圈，通常位于 LVDT 的中心位置。當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。
- 次級線圈（Secondary Coils）：LVDT 的次級線圈有兩個，分別繞制在初級線圈的兩側(cè)，與初級線圈形成電磁耦合。次級線圈的繞向相反，使得它們在磁場中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相位相反。
- 磁性鐵芯（Magnetic Core）：磁性鐵芯是一個可移動的導磁體，通常由高磁導率的材料制成，如硅鋼片或鎳鐵合金。鐵芯的移動與被測位移成正比，其位置變化會影響次級線圈的磁通量。
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