LVDT是什麼？

的字母的LVDT線性可變差動變壓器，一種常見類型的機電換能器，可以轉換的直線運動的對象，因為它需要機械地耦合到相應的電信號的首字母縮寫。LVDT線性位置傳感器都是現成的，可以測量百萬分之幾英寸到幾英寸小的變動，但也能夠測量位置±20英寸（±0.5米）。

圖1顯示了一個典型的LVDT組件。變壓器的內部結構是由一對相同的次級繞組，初級對稱地捲繞的初級繞組的中間。線圈纏繞在一整塊鏤空表熱穩定玻璃纖維增強聚合物，防止水分封裝，包裹在高磁屏蔽性能，然後固定在圓柱形不銹鋼外殼。此線圈組件通常是位置傳感器的固定元件。

一個LVDT的移動元件是一個單獨的導磁材料製成的管狀電樞稱為核心，這是軸向自由移動於線圈的空心孔中，並機械地聯接到的對象的位置是被測量。此孔通常是大到足以提供大量的核心和孔之間的徑向間隙，和線圈之間沒有物理接觸。

在操作中，將LVDT的初級繞組通電的交流電流一定頻率和振幅，稱為主激勵。將LVDT的電輸出信號是差分的交流電壓之間的兩個次級繞組，隨LVDT線圈內的軸向位置的核心。一般，此交流輸出電壓的轉換由合適的電子電路，高電平的直流電壓或電流，這是更方便的使用。

圖1

一個LVDT環保強勁的功能，使這個剖視圖是顯而易見的。

LVDT工作如何做？

圖2說明LVDT的核心是在不同的軸向位置時會發生什麼。LVDT的初級繞組，P，是由一個恆定的幅度的交流源供電。這樣開發的磁通耦合到相鄰的次級繞組，S 1和S 2的核心。如果核心的中間位於1和S 2之間，等於磁通耦合到每個次級中感應的電壓，E 1和E 2，所以繞組S 1和S 2分別是相等的。在這個參考文獻的中間核心位置，稱為零點，差分電壓輸出，（E 1 - E2），基本上是零。

正如圖2中所示，如果核心移動到S 1到S 2，更多的磁通被耦合到S 1到S 2，所以增加的感應電壓E 1，而E 2下降，從而導致差分電壓（E 1 - E 2）。相反，如果核心移動到S 2時，更多的磁通耦合到S 2到S 1，所以ë鍵2增加為E 1減小時，產生的差分電壓（E 2 - E 1）。

圖2

如圖3A所示的差分輸出電壓的幅度如何，E OUT，隨核心地位。的E 輸出在從空芯位移最大的值取決於初級激勵電壓的幅值和靈敏度因子的特定的LVDT，但通常是幾伏RMS。此交流輸出電壓的相位角，E 輸出，參考的主要的激勵電壓，保持恆定的，直到核心的中心通過的空點，突然改變了180度的相位角，在圖3B中所示圖形。

這180度的相移，可以通過適當的電路，用來確定核心的方向從零點。這顯示在圖3C中，其中的輸出信號的極性表示核心空點的位置關係。該圖顯示了一個LVDT的輸出指定範圍的核心運動是非常線性的，但在一個擴展的範圍內，可以使用，該傳感器輸出的線性度在某種程度上降低。

圖3

一個LVDT的輸出特性隨不同的核心位置。滿量程輸出的是一個大的信號，通常一伏或以上，往往需要無擴增。請注意，一個的LVDT繼續超過100％滿量程，但線性退化。

LVDT支持電子

雖然一個LVDT是一個電氣變壓器，它要求相當不同於正常運行（一般為3 Vrms的在3千赫）的普通電力線的振幅和頻率的交流電源。此激勵功率供給一個LVDT LVDT支持電子裝置，它有時也被稱為LVDT信號調節設備的多種功能之一。

其他功能包括轉換的LVDT的低電平AC電壓輸出為高電平的直流信號，以使用，解碼方向信息的180度的輸出相移為通過零點的LVDT的核心移動更方便的，並提供一種電動調節輸出零水平。

各種LVDT信號調理電子是可用的，包括芯片級和板級產品為OEM應用以及模塊和用戶的完整的實驗室儀器。

的支持電子設備也可以是自包含的，如在圖4中所示的DC-LVDT。這些易於使用的位置傳感器提供了幾乎所有的LVDT的利益與DC，DC-out操作簡單。當然，LVDT的不可或缺的電子產品，可能不適合某些應用程序，或可能無法妥善包裝一些安裝環境。

圖4

在左邊的DC-LVDT的剖視圖，顯示了內置的信號調理電子模塊。該模塊固定用封裝，在該圖中未示出的化合物。

為什麼使用LVDT？

LVDT的有若干顯著的功能和優點，其中大部分來自其基本的物理原理的操作，或從它的建築中使用的材料和技術。

摩擦操作

一個LVDT最重要的特性之一是其無摩擦操作。在正常使用中，LVDT鐵芯和線圈組件之間沒有機械接觸，所以不存在摩擦，拖動摩擦或其他來源。此功能特別有用的材料測試，振動位移測量和高分辨率的尺寸計量系統。

無限分辨率

由於一個LVDT電磁耦合原理，在無摩擦的結構，它可以測量核心地位的無窮小的變化。這種無限的分辨率能力是有限的，只有一個LVDT信號調節器中的噪聲和輸出顯示的分辨率。這些相同的因素也給予LVDT其卓越的可重複性。

無限機械壽命

因為通常有LVDT的鐵芯和線圈結構之間沒有接觸，沒有零件可以揉在一起或磨損。這意味著，一個LVDT具有無限的機械壽命。這個因素是特別重要的，例如飛機，衛星和空間飛行器，和核裝置的高可靠性的應用。這也是非常可取的，在許多工業過程控制和工廠自動化系統。

超程抗損傷

大多數的LVDT的內孔中，在兩端開口。在意料之外的超程的情況下，其核心是能夠完全通過傳感器線圈組件，而不會造成損害。這種刀槍不入的位置輸入過載一個LVDT像引伸拉伸試驗樣品破壞性材料測試設備連接到應用程序的理想傳感器。

單軸靈敏度

一個LVDT響應沿著線圈的軸的運動的核心，但一般是不敏感的核心或橫向運動到其徑向位置。因此，一個LVDT通常可以沒有不利影響的應用中涉及對齊或浮動運動的成員，並在核心的情況下，不旅行精確直線。

可分離的線圈和鐵芯

因為只有一個LVDT的磁芯和線圈之間的相互作用是磁耦合的線圈組件可以被插入的非磁性管之間的核心和孔核心隔離開來。通過這樣做，將加壓流體可以包含在管內，其中芯是自由移動的，而線圈組件是未加壓。此功能通常用於LVDT傳感器用於液壓比例和/或伺服閥閥芯位置反饋。

有利環保

在組裝一個LVDT結果到各種環境條件下具有魯棒性的在一個堅固的，耐用的傳感器使用的材料和建築技術。成的情況下，繞組的接合之後通過環氧樹脂進行封裝，從而導致優異的防潮性和耐濕性，以及在所有軸的能力，以大量的衝擊載荷和高振動水平。和內部的高滲透性磁屏蔽對外交流領域的影響降到最低。

的情況下，核心均採用耐腐蝕的金屬的情況下也作為一個補充磁屏蔽。傳感器必須承受易燃或有腐蝕性的蒸氣和液體的，或工作在加壓流體的情況下，線圈組件為這些應用程序可以使用的各種焊接過程密封。

普通LVDT傳感器可以工作在很寬的溫度範圍內，但是，如果需要的話，它們可以產生操作到深冷溫度下，或使用特殊的材料，在升高的溫度和輻射水平，發現在許多核反應堆操作。

零點重複性

LVDT的內在零點的位置是極其穩定和可重複的，甚至超過其極寬的操作溫度範圍。這使得一個LVDT執行以及一個空位置傳感器閉環控制系統和高性能的伺服平衡工具。

動態響應速度快

無摩擦，在正常操作期間允許一個LVDT核心地位的變化反應非常快。一個LVDT傳感器本身的動態響應是有限的，只有核心的輕微的質量的慣性效應。更多的時候，一個LVDT傳感系統的響應是由信號調節器的特性。

絕對輸出

一個LVDT是一個絕對的輸出設備，而不是增量輸出的移動設備。這意味著，在失電的情況下，所述位置數據被發送從LVDT不會丟失。測量系統重新啟動時，LVDT的產值將是相同的，因為它是發生斷電前的。

轉載:Macro Sensors公司