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基本结构基本(见图)由个中孔的轴向对齐的固定线圈组成,一个铁芯可在孔膛内自由LVDT13移动在铁芯和孔膛之间有足够的间隙,防止相互接触中心线圈是变压器初级,由50Hz~10K恒定频率交流波形驱动两侧次级线圈是反向串联绕制的,因而它们的电压是互相抵消的Hz初级连接次级连接次级线限外壳初级线BB孔糖铁芯图的基本结构1LVDT图2(A)典型的LVDT具有园柱型外壳和独立的铁芯(B)标准头结构LVDT具有铁芯内置铁芯组合件工作原理一蹲开放的孔雅当铁芯位于中心时,由于变压作用,每个次级绕组感应一个幅度相等的电压,然而次级绕组是按反向串联绕制的,两个电压相位相反,因此产生的输出电压在理论上为0V,零值的正确位置应是两个次级绕组输出最低值时的位置当然,零电压在解调后是没有意义的当铁芯移动至零位的一侧时,线圈上的电压,一个增加,另一个减少,在输出导线上形成一个稳定的增长电压,这个交流电压经整流或解调后产生一个直流输出电压,其幅度随铁芯离零位的距离而增加,而极性(正或负)表示行进的方向例如,的量程为士解调后能提供直流LVDT l.OOOin,±LOOOV输出信号那未,输出将从正满量程l.OOOin的+1V线性地变化,降至零位的0V,然后当到达负满量程时继续下降至-
1.000V由于铁芯是电感性耦合至线圈的,运动的铁心和静止的部件(线圈、外壳)之间不存在任何机械接触,因而LVDT是一种非接触式位置传感器,这表明,它可用于不断地运动着的应用,不必担心它是否会磨损当然,要是用机械装配来对齐线圈组件,那末总会有一些磨损,使用寿应根据具体装配方法来评估(图21还是一种绝对位置传感器,它提供相对于一个固定基准的距离读数,而不是相对于前LVDT一个位置的读数这在高噪声工业环境中是十分重要的,当外部原因破坏测量数据时仍能保证正确的信号技术LVDT电位计磁致伸缩■码器
0.01-24in
0.25〜24in
0.50^0i«
0.50〜6in善接触否是否善峻性
0.10%〜
0.25%
0.
25、〜20%
0.02%
0.01%分惘*1pin200pin SOpin1pin成本中等任高中等内*畲A任高中■/高壑日性任高中等表各种技术的比较1图2B的LVDT称为标准头结构它有一个安装螺纹,一个装有弹簧或空气压缩返回装置的线圈架以及线性支承,用于线圈对齐标准头结构具有便于安装和对齐的优点既使机械元件最终会部分磨损,亦不影响传感器的精度LVDT铁芯是由相对高导磁率配方的铁铝合金制作的,并经热处理来确保沿长度的均匀导磁率铁芯带有供安装用的内螺纹为了获得均匀的导磁率,热处理应在铁芯切割成所需的长度并车上螺纹后进行在铁芯和被测体之间连接有铁芯延长棒,延长棒用低导磁率材料制作,此如塑料、铝、黄铜、不锈钢等实用电路LVDT的工作电路称为调节电路或信号调节器一个典型的调节电路应包括稳压电路、正弦波发生器、解调器和一个放大器图31Output图3LVDS信号调理电路■图4A简单二极管解调器B同步解调器正弦波发生器应具有恒定的幅度和频率,且不受时间和温度的影响正弦可用文氏电桥产生,或用方波、阶梯波经滤波产生、或用其它合适的方法产生解调器可以是一个简单的二极管结构,也可以用同步解调器图41当LVDT次级线圈的交流输出大于时,使用图的简单二极管解调器;如果信号幅度低于此值,由于两个二极1VF.S4A管正向电压的差异,会存在温度敏感问题,但对较大的信号电压,二极管误差的影响并不明显在图4B的同步解调器中,两个场效应管交替地开关,其定时与为初级供电的正弦波同步在初级与解调器开关间所需相移量取决于LVDT指标和LVDT与信号调节器间的导线长度正弦波发生器、解调器和放大电路已组合成商品化IC,使用这些器件将极大地简化L VDT信号调节器的设计最常用的有出品的和公司的此外,细间Philips NE5521ADI AD598/698O距封装的标准模拟和数字器件的出现,使电路设计更加简化,并可固定在LVD T外壳的内部相关技术的比较如上所述,LVDT具有诸多卓越的品质它的主要限制是,为得到线性性能,传感器的外壳要比行程长,还有输出信号对输入被测量存在一定的非线性表1列出LVDT的典型性能参数以及与其它相关技术的对照,采用专门的调节技术可以改进行程对外壳的长度比和非线性问题,其中一个技术就是增加微控制器进行校正LVDT具有良好的重复性,这一技术是可行的也可制作成旋转器件,工作方式与线性模型相似,只是加工后的铁芯沿曲线路径移动,LVDT全量程的行程可达旋转120。