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LVDT式位移传感器的原理

发布日期:2020-12-04 13:15

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  LVDT 式位移传感器的原理 Linearity Variable Differential Transducers 简称 LVDT,中文 译名为差动变压器式位移传感器,在世界范围内盛销数十年而不衰, 足以看出它的各项性能在当前工业过程检测与试验领域中的适应性。 随着系统对检测元件提出越来越高的要求同时,它的技术性能在不断 的完善与发展,应用领域也在不断地更新与扩大。 差动变压器(LVDT)的原理比较简单。它就是在一个线) 上均匀绕制一个一次线)作励磁。再在两侧绕制两个二次线),与线)与可移动的物体 连接。线 示。 在未引入铁芯以前,一次线圈通入交流电流后产生一个左右对称的沿 轴向分布的交变磁场。交变磁场在两个对称放置的二次线圈上产生的 感应电动势当然相等,引入铁芯后,铁芯在一次交变磁场的激励下, 产生沿铁芯中心轴(当然也是线圈的中心轴)分布并与铁芯对称的交 变磁场。这样,线圈中心轴上的磁感应强度就成为铁芯位置的轴向分 布函数,于是两个二次线 也成了铁芯位置 的函数。如果设计得当,两者可成为线性函数关系。将两个二次线圈 差接后,即可获得与铁芯位移成线性关系的二次输出:Es=Es1-Es2。 这就是 LVDT 的简单工作原理(如图 1-2 示)。 LVDT 式位移传感器的原理二 差动变压器式位移传感器(LVDT)为电磁感应原 理,其结构 示意见图一。 (图一:LVDT 工作原理图) 采用环氧树脂,不锈钢等材料作为线圈骨架,用不同线径的漆 包线在骨架上绕制线圈。与传统的电力变压器不同。LVDT 是一 种开磁路弱磁耦合的测量元件。在骨架上绕制一组初级线圈, 两组次级线圈,其工作方式依赖于在线圈骨架内磁芯的移动, 当初级线圈供给一定频率的交变电压(激励电压)时,铁芯在 线圈内移动就改变了空间磁场分布从而改变了初,次级线圈之 间的互感量,次级线圈就产生感应电动势,随着铁芯位置的不 同,互感量也不同, 刺激产生的感应电动势也不同,这样就将铁芯的位移量(实际 的铁芯是通过测杆与被测物保持相接触,也就是被测物体的位 移量)变成电压信号输出,由于两个次级线圈电压极性相反, 所以传感器的输出是两个次级线圈电压之差,其电压差值与位 移量成线性关系 (图二 LVDT 电原理图) 当铁芯处在线圈正中间位置时两次级线圈感应电压相等但相 位相反,其电压差值为零,当铁芯往右移动时,右边的次级线 圈感应的电压大于左边。两线圈输出的电压差值大小随铁芯位 移而成线性变化(第一象限的实线段部分),这是 LVDT 有效 的测量范围(一半)。当铁芯继续往右移动时两级线圈输出电 压的差值不与铁芯位移成线性关系,此为缓冲,非测量区(虚 线段)。反之,当铁芯自线圈中间位置向左边移动亦然。零点 两边的实线段一般是对称的测量范围,只不过两者都是交流信 号而相位差 180″。

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