LVDT位移传感器的构成原理及特点

前言

LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是线性可变差动变压器缩写，简单地说是铁芯可动变压器。所以，LVDT位移传感器也可称之为LVDT差动变压器式位移传感器，它由一个初级线圈、两个次级线圈、铁芯、线圈骨架、外壳等部件组成。当铁芯由中间向两边移动时，次级两个线圈输出电压之 差与铁芯移动成线性关系（位移传感器的种类）。电子器件设计者就是利用这一原理制造出LVDT位移传感器。那么，什么是LVDT位移传感器呢（什么是位移传感器）?如图所示，即为常见的LVDT位移传感器。小编通过搜集整理资料对LVDT位移传感器的构成原理（位移传感器原理）及特点进行了归纳总结。

常见的LVDT位移传感器

LVDT差动变压器式位移传感器的构成原理：

LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成，如右图所示，

LVDT差动变压器式位移传感器的构成

当初级线圈 P1，P2 之间供给一定频率的交变电压时，铁芯在线圈内移动改变了空间的磁场分布，从而改变了初、次级线圈之间的互感量，次级线圈 S11，S22 之间就产生感应电动势，随着铁心的位置不同，互感量也不同，次级产生的感应 电动势也不同，这样就将铁芯的位移量变成了电压信号输出，由于两个次级线圈 电压极性相反, ,输出电压为差动电压。

当铁芯往右移动时，次级线圈 2 感应的电压大于次级线圈 1;当铁芯往左移动时，次级线圈 1 感应的电压大于次级线圈 2，两线圈输出的电压差值大小随铁芯位移而成线性变化。

初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。当衔铁处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为0;当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。

为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁心的位移量成线性关系。

LVDT工作过程中，铁心的运动不能超出线圈的线性范围，否则将产生非线性值，因此所有的LVDT均有一个线性范围。

1,无摩擦测量

LVDT 的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触， 也就是说 LVDT 是没有摩擦 的部件。 它被用于可以承受轻质铁芯负荷， 但无法承受摩擦负荷的重要测量。 例 如，精密材料的冲击挠度或振动测试， 纤维或其它高弹材料的拉伸或蠕变测试。

2,无限的机械寿命

由于 LVDT 的线圈及其铁芯之间没有摩擦和接触，因此不会产生任何磨 损。这样 LVDT 的机械寿命，理论上是无限长的。在对材料和结构进行疲劳测试 等应用中，这是极为重要的技术要求。此外，无限的机械寿命对于飞机、导弹、宇宙飞船以及重要工业设备中的高可靠性机械装置也同样是重要的。

3,无限的分辨率

LVDT 的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个显著的特性。 第一个特性是具 有真正的无限分辨率。 这意味着 LVDT 可以对铁芯最微小的运动作出响应并生成 输出。外部电子设备的可读性是对分辨率的唯一限制。