lvdt位移传感器原理

LVDT：线性位移传感器的核心构造与工作原理

一、基本结构概述

LVDT，即线性位移传感器，主要由以下三部分组成：

1. 初级线圈：这是整个系统的“启动器”，当通入交流电时，它会产生交变磁场，为传感器的工作提供基础。

2. 两个次级线圈：这两个线圈对称地分布在初级线圈的两侧。当它们以反向串联的形式连接时，形成了一个差动结构，为精确的测量提供了保障。

3. 可移动铁芯：这部分与待测的物体相连接，随着物体的移动，铁芯会沿线圈的轴向进行移动，从而改变了磁耦合的状态。

二、传感器的工作过程

1. 磁场的生成

当初级线圈输入1-10kHz的交流电时，线圈骨架内会产生交变磁场。这是一个必要的过程，它为接下来的位移测量提供了基础。

2. 铁芯位移的影响

铁芯的移动对磁场分布有着直接的影响：

当铁芯处于居中位置时，次级线圈感应到的电压是相等的且相位相反，因此差动输出为零。

当铁芯向右移动时，次级线圈S1的磁耦合会增强（电压上升），而S2的耦合则会减弱（电压下降），从而产生正向的电压差。

相反，当铁芯向左移动时，S2的电压会高于S1，输出的是相位反转的电压差。

3. 信号输出特性

输出电压的幅值与位移量之间呈现出明显的线性关系。而输出的相位则反映了位移的方向。通常，输出的信号为模拟电压信号，但这可以通过解调电路转换为直流信号，以便于后续的处理和记录。

三、LVDT的核心优势

LVDT之所以在众多位移传感器中脱颖而出，主要得益于其独特的优势：

无摩擦测量：铁芯与线圈之间没有任何物理接触，这意味着在进行检测时不会有任何磨损，从而大大提高了传感器的使用寿命。

高精度测量：其线性度可以达到非常高的精度，甚至达到±0.25%满量程。

宽量程：无论是微小的±0.1mm位移还是较大的±500mm位移，LVDT都能准确测量。

正因为拥有以上核心优势，LVDT在机械加工、航空航天等领域的高精度位移检测中得到了广泛的应用。其精确的测量、稳定的性能以及广泛的应用范围，使得LVDT成为现代工业中不可或缺的一部分。