高精度 LVDT 位移傳感器概述與電磁感應(yīng)工作原理

來源：深圳市申思測(cè)控技術(shù)有限公司發(fā)布時(shí)間：2025-01-08 瀏覽：108

高精度 LVDT 位移傳感器簡介
高精度 LVDT（Linear Variable Differential Transformer）位移傳感器是一種基于電磁感應(yīng)原理，用于精確測(cè)量直線位移的裝置。它具有非接觸式測(cè)量、高分辨率、高重復(fù)性、長壽命以及良好的環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化、精密機(jī)械、航空航天、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。高精度 LVDT 位移傳感器能夠?qū)C(jī)械位移的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的位移數(shù)據(jù)，滿足高精度測(cè)量和控制的需求。
LVDT 的電磁感應(yīng)工作原理
LVDT 的電磁感應(yīng)工作原理主要涉及以下幾個(gè)關(guān)鍵部分：
1. 結(jié)構(gòu)組成
- 初級(jí)線圈（Primary Coil）：LVDT 的初級(jí)線圈是一個(gè)繞制在非磁性骨架上的線圈，通常位于 LVDT 的中心位置。當(dāng)施加一個(gè)恒定頻率的交流電壓時(shí)，初級(jí)線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。
- 次級(jí)線圈（Secondary Coils）：LVDT 的次級(jí)線圈有兩個(gè)，分別繞制在初級(jí)線圈的兩側(cè)，與初級(jí)線圈形成電磁耦合。次級(jí)線圈的繞向相反，使得它們?cè)诖艌鲋挟a(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位相反。
- 磁性鐵芯（Magnetic Core）：磁性鐵芯是一個(gè)可移動(dòng)的導(dǎo)磁體，通常由高磁導(dǎo)率的材料制成，如硅鋼片或鎳鐵合金。鐵芯的移動(dòng)與被測(cè)位移成正比，其位置變化會(huì)影響次級(jí)線圈的磁通量。
2. 工作過程
- 激勵(lì)初級(jí)線圈：當(dāng)給初級(jí)線圈施加一個(gè)恒定頻率的交流電壓時(shí)，初級(jí)線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。這個(gè)交變磁場會(huì)穿過次級(jí)線圈和磁性鐵芯，形成一個(gè)電磁耦合系統(tǒng)。
- 磁通量變化：磁性鐵芯在位移作用下移動(dòng)，改變了次級(jí)線圈的磁通量。由于次級(jí)線圈的繞向相反，靠近鐵芯的次級(jí)線圈磁通量增加，而遠(yuǎn)離鐵芯的次級(jí)線圈磁通量減少。
- 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，次級(jí)線圈中的磁通量變化會(huì)在次級(jí)線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。由于次級(jí)線圈的繞向相反，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位也相反。
- 輸出信號(hào)形成：次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過電路處理后，形成一個(gè)與磁性鐵芯位移成正比的電信號(hào)輸出。當(dāng)鐵芯位于中心位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，相位相反，輸出信號(hào)為零；當(dāng)鐵芯移動(dòng)時(shí)，輸出信號(hào)不再為零，且與位移成正比。
3. 信號(hào)處理
- 放大電路：將 LVDT 輸出的微弱信號(hào)放大到適合模數(shù)轉(zhuǎn)換器或后續(xù)電路處理的電平。
- 濾波電路：濾除信號(hào)中的噪聲和干擾，提高信號(hào)的信噪比。
- 解調(diào)電路：將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，便于模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理。
- 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)或其他數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。
高精度 LVDT 位移傳感器的優(yōu)勢(shì)
- 非接觸式測(cè)量：避免了接觸式測(cè)量中的摩擦和磨損，提高了測(cè)量精度和傳感器的使用壽命。
- 高分辨率：能夠檢測(cè)微小的位移變化，滿足高精度測(cè)量的要求。
- 高重復(fù)性：在相同測(cè)量條件下，能夠提供一致的測(cè)量結(jié)果，保證測(cè)量的可靠性。
- 長壽命：由于沒有機(jī)械接觸和磨損，傳感器的使用壽命較長。
- 良好的環(huán)境適應(yīng)性：能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定工作，如高溫、高壓、振動(dòng)等。
高精度 LVDT 位移傳感器憑借其優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，成為工業(yè)測(cè)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)的高精度測(cè)量和控制提供更加有力的支持。

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