LVDT位移感測器

LVDT的結構由鐵心、銜鐵、初級線圈、次級線圈組成，如右圖所示，初級線圈、次級線圈分布線上圈骨架上，線圈內部有一個可自由移動的桿狀銜鐵。當銜鐵處於中間位置時，兩個次級線圈產生的感應電動勢相等，這樣輸出電壓為0；當銜鐵線上圈內部移動並偏離中心位置時，兩個線圈產生的感應電動勢不等，有電壓輸出，其電壓大小取決於位移量的大小。為了提高感測器的靈敏度，改善感測器的線性度、增大感測器的線性範圍，設計時將兩個線圈反串相接、兩個次級線圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓是兩個次級線圈的電壓之差，這個輸出的電壓值與鐵心的位移量成線性關係。

基本介紹

• 中文名：LVDT位移感測器
• 主要特點1：靈敏度高、線性範圍寬
• 主要特點2：結構對稱、零位可恢復
• 主要特點3：套用於小型製冷劑
• 主要型號：回彈式、分體式、筆式、氣動式

感測器原理

LVDT工作過程中，鐵心的運動不能超出線圈的線性範圍，否則將產生非線性值，因此所有的LVDT均有一個線性範圍。

感測器特點

主要特點

（1）原理直觀、結構簡單、工作可靠、使用壽命長；

（2）靈敏度高、線性範圍寬、重複性好；

（3）解析度高、套用廣、適合於不同的套用；

（4）結構對稱、零位可恢復。

（5）套用於小型製冷劑，如自由活塞式斯特林制冷機時，受到安裝空間的限制。

其他特點

1、回響速度快：基於非接觸測量的實現，對於某些快速運動物體的衝擊振動測量，此類感測器可以提供很寬的頻率回響。

2、高線性度：通過不斷研發的線圈繞制方法，LVDT位移感測器的線性度有了顯著的提高。

5000XS直線位移感測器

3、高解析度：由電磁感應原理所決定的任何微小的鐵芯運動均會改變所在磁場內次級線圈的感生電動勢，使得LVDT位移感測器理論上具有無限的分辨力。隨著設計、工藝和電子元器件性能的不斷提高。

4、低噪聲：對於回彈式的位移感測器，在額定位移輸出信號為10.0000V或5.0000V時，其紋波、干擾噪聲的峰—峰值電壓僅0.2～1.5mVp-p。

5、低的溫度漂移：通用型中小量程產品的溫度係數在±0.001%/℃～±0.01%/℃。FS。

6、始動漂移小：當接通電源（開機）時，位移讀數很快就能基本穩定下來，無需長時間的預熱，時間漂移小。

7、無零點殘餘電壓：由於採用了先進的檢測電路，避免了零點殘餘電壓的存在。

8、重複性好：重複精度可達零點幾微米甚至更小。

9、很寬的量程覆蓋範圍：在較寬的量程範圍內LVDT位移感測器均能實現較高的線性精度。

10、帶載能力強：一台測量儀器能同時帶1-30支LVDT工作。

HR10000位移感測器

11、低故障：這是指在非正常使用下，由於人為的疏忽或誤操作而設計的多種措施，以避免感測器受損。

12、功耗低：在雙電源供電，輸出電壓信號時，供電電流﹤10mA。

13、輸入、輸出的多樣性：可以輸入單或雙電源，其電壓值自5V～24V或±5V～±15V;輸出信號電壓自20mV～10V或±20mV～±10V;輸出信號電流;4～20mA或0～10mA，並且具有良好的恆流特性。輸出信號頻率：0～10000Hz。

優點

1,無摩擦測量

LVDT 的可動鐵芯和線圈之間通常沒有實體接觸， 也就是說 LVDT 是沒有摩擦 的部件。 它被用於可以承受輕質鐵芯負荷， 但無法承受摩擦負荷的重要測量。 例 如，精密材料的衝擊撓度或振動測試， 纖維或其它高彈材料的拉伸或蠕變測試。

2,無限的機械壽命

由於 LVDT 的線圈及其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會產生任何磨 損。這樣 LVDT 的機械壽命，理論上是無限長的。在對材料和結構進行疲勞測試 等套用中，這是極為重要的技術要求。此外，無限的機械壽命對於飛機、飛彈、宇宙飛船以及重要工業設備中的高可靠性機械裝置也同樣是重要的。

3,無限的解析度

LVDT 的無摩擦運作及其感應原理使它具備兩個顯著的特性。 第一個特性是具 有真正的無限解析度。 這意味著 LVDT 可以對鐵芯最微小的運動作出回響並生成 輸出。外部電子設備的可讀性是對解析度的唯一限制。

4,零位可重複性

LVDT 構造對稱，零位可回復。LVDT 的電氣零位可重複性高，且極其穩定。用在閉環控制系統中，LVDT 是非常出色的電氣零位指示器。

5,徑向不敏感

LVDT 對於鐵芯的軸向運動非常敏感，徑向運動相對遲鈍。這樣，LVDT 可以 用於測量不是按照精準直線運動的物體，例如，可把 LVDT 耦合至波登管的末端 測量壓力。

6,輸入/輸出隔離

LVDT 被認為是變壓器的一種，因為它的勵磁輸入(初級)和輸出(次級)是 完全隔離的。LVDT 無需緩衝放大器，可以認為它是一種有效的模擬信號元件。 在要求信號線與電源地線隔離的測量和控制迴路中，它的使用非常方便。

7,堅固耐用

製造 LVDT 所用的材料以及接合這些材料所用的工藝使它成為堅固耐用 的變送器。即使受到工業環境中常有的強大衝擊、巨幅振動，LVDT 也能繼續發 揮作用。鐵芯與線圈分離 LVDT 鐵芯與線圈彼此分離，在鐵芯和線圈內壁間插入非磁性隔離物，可以把加壓的、 腐蝕性或鹼性液體與線圈組隔離開。這樣，線 圈組實現氣密封， 不再需要對運動構件進行動態密封。 對於加壓系統內的線圈組， 只需使用靜態密封即可。

8,環境適應性

LVDT 是少數幾個可以在多種惡劣環境中工作的變送器之一。例如，密封型 LVDT 採用不鏽鋼外殼，可以置於腐蝕性液體或氣體中。有時，LVDT 被要求在極端惡劣的環境下工作。例如，在類似液氮的低溫環境中或核輻射環境。雖然在大 多數情況下，LVDT 具有無限的工作壽命(理論上) ，置於惡劣環境下的 LVDT，工作壽命卻因環境不同而各不相同。

套用領域

飛機組裝

金屬外殼裝配工將GCD-SE 測量頭用在手動工具上，測量機身拼接過程中柳釘桿的合理壓縮形變程度。這個工具還被以內過來測量28.5VDC，最小工作電流為6mA,適用於各種攜帶型電池供電的測量套用。

火車制動系

LVDT 適宜於測量制動磨損，可以通過測量氣缸和制動卡鉗之間傳動裝置連桿的行程來測量制動磨損。

汽車零部件測量

汽車零部件，如汽車剎車盤，剎車片在出廠前，都要進行厚度，孔徑，跳動的測量，由多跟LVDT感測器進行多個行位的綜合測量，對應的測量結果輸入至PLC或者工控電腦，工控電腦的SPC軟體對測量數據進行分析，統計，從而達到對生產產品質量綜合管控的目的。常見的汽車零部件測量系統如圖所示

物料測試儀

不管是惡劣的環境中還是純理論的實驗室研究，凡是需要對物料進行測試，LVDT都能提供解決方案。LVDT主體可以安裝在固定的位置，將核心部分放置在無料中來測量張力或壓縮蠕變（可能需要特殊的緊固裝置）。當對物料施以負荷時，物料會伸長（或壓縮）。LVDT可以在長達數周甚至數月的時間內，隨時壓力和（或）溫度（最高1000 ℉）的不斷變化，監測即使是最細微的運動（小於0.0001英寸）。LVDT是一種絕壓設備，若出現電力損耗的情況，會在電力恢復後返回到原始讀數的位置，從而節省測試所耗費的時間。
RVIT-Z 角度感測器外形小，採用全面非接觸式設計，是不允許有摩擦力或拉力的粘度計等套用的標準部件。

ATM和商業設備饋送和阻塞檢測

LVDT 可在自動櫃員機配送系統的送紙輪上使用，以檢測雙饋送和無饋送狀況。複印機採用LVDT 來檢測紙張的厚度和誤饋送。LVDT比機械開關更具有優勢。
線性輸出可以通過軟體來調整限位值，而不必對限位開關進行機械式的調整。由於MHR系列產品的磁心部分質量小，可靠性和重複性高，因此特別適用於此類套用。對於OEM來說，批量生產LVDT比生產限位開關更具有成本效益。

四輪定位設備

AccuStar系列傾角儀是全世界四輪定位設備製造的標準感測器，可用於測量外傾角和後傾角。

常見問題

在使用LVDT位移感測器的過程中難免會出現一些故障和各種問題，以下是幾種常見的情況：

1、感測器顯示的參數不正確

這種情況大多數屬於定位不準。可以將感測器取出來重新放置，調整安裝的位置。如未解決，重新檢查安裝以及線路問題。（少數情況為感測器的製作問題，如一些小參數值為感測器制定的精確度不準）

2、LVDT位移感測器輸出不正常

通常表現為磁環脫落、供電不足、接線不牢、安裝不牢及工作盲區等問題，首先調整感測器的安裝。如沒有解決，就檢查磁環、電源、電線、接線等，看下問題所在。

3、安裝注意事項

安裝時最為重要的就是要平面，並且要注意周圍有無磁場問題，儘量遠離磁場。然後被檢測對象要與感測器材質一致，並且大於探頭面的1.5倍。