高精度 LVDT 位移传感器概述与电磁感应工作原理

来源：深圳市申思测控技术有限公司发布时间：2025-01-08 浏览：701

高精度 LVDT 位移传感器简介
高精度 LVDT（Linear Variable Differential Transformer）位移传感器是一种基于电磁感应原理，用于精确测量直线位移的装置。它具有非接触式测量、高分辨率、高重复性、长寿命以及良好的环境适应性等特点，在工业自动化、精密机械、航空航天、医疗设备等领域有着广泛的应用。高精度 LVDT 位移传感器能够将机械位移的变化转换为电信号输出，为控制系统提供准确的位移数据，满足高精度测量和控制的需求。
LVDT 的电磁感应工作原理
LVDT 的电磁感应工作原理主要涉及以下几个关键部分：
1. 结构组成
- 初级线圈（Primary Coil）：LVDT 的初级线圈是一个绕制在非磁性骨架上的线圈，通常位于 LVDT 的中心位置。当施加一个恒定频率的交流电压时，初级线圈会产生一个交变磁场。
- 次级线圈（Secondary Coils）：LVDT 的次级线圈有两个，分别绕制在初级线圈的两侧，与初级线圈形成电磁耦合。次级线圈的绕向相反，使得它们在磁场中产生的感应电动势相位相反。
- 磁性铁芯（Magnetic Core）：磁性铁芯是一个可移动的导磁体，通常由高磁导率的材料制成，如硅钢片或镍铁合金。铁芯的移动与被测位移成正比，其位置变化会影响次级线圈的磁通量。
2. 工作过程
- 激励初级线圈：当给初级线圈施加一个恒定频率的交流电压时，初级线圈会产生一个交变磁场。这个交变磁场会穿过次级线圈和磁性铁芯，形成一个电磁耦合系统。
- 磁通量变化：磁性铁芯在位移作用下移动，改变了次级线圈的磁通量。由于次级线圈的绕向相反，靠近铁芯的次级线圈磁通量增加，而远离铁芯的次级线圈磁通量减少。
- 感应电动势产生：根据法拉第电磁感应定律，次级线圈中的磁通量变化会在次级线圈中感应出电动势。由于次级线圈的绕向相反，感应电动势的相位也相反。
- 输出信号形成：次级线圈的感应电动势经过电路处理后，形成一个与磁性铁芯位移成正比的电信号输出。当铁芯位于中心位置时，两个次级线圈的感应电动势大小相等，相位相反，输出信号为零；当铁芯移动时，输出信号不再为零，且与位移成正比。
3. 信号处理
- 放大电路：将 LVDT 输出的微弱信号放大到适合模数转换器或后续电路处理的电平。
- 滤波电路：滤除信号中的噪声和干扰，提高信号的信噪比。
- 解调电路：将交流信号转换为直流信号，便于模数转换器处理。
- 模数转换电路：将模拟信号转换为数字信号，以便于计算机或其他数字控制系统进行数据采集和处理。
高精度 LVDT 位移传感器的优势
- 非接触式测量：避免了接触式测量中的摩擦和磨损，提高了测量精度和传感器的使用寿命。
- 高分辨率：能够检测微小的位移变化，满足高精度测量的要求。
- 高重复性：在相同测量条件下，能够提供一致的测量结果，保证测量的可靠性。
- 长寿命：由于没有机械接触和磨损，传感器的使用寿命较长。
- 良好的环境适应性：能够在恶劣的工业环境中稳定工作，如高温、高压、振动等。
高精度 LVDT 位移传感器凭借其优异的性能和广泛的应用范围，成为工业测量和控制领域的重要工具。随着技术的不断发展，LVDT 位移传感器的精度和可靠性将进一步提高，为各行业的高精度测量和控制提供更加有力的支持。

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