LVDT位置传感器教程
LVDT是如何工作的
什么是LVDT？
LVDT是Linear Variable Differential Transformer（线性可变差动变压器）的缩写，为机电传感器的一种。LVDT可以将直线运动的机械变化量转换成相对应的电子信号。LVDT线性位置传感器可测量的位移量小至0.1mm，也可以测量1000mm的位移量。
50 余年来，LVDT 线性位移传感器一直是各种实验室、工业、军事和航空航天应用中可靠的线性位置反馈工具。 LVDT 位移传感器是具有固有可靠性的设备，能够提供从0.1mm至1000mm范围的高精度线性位移测量，
并且适合的工作温度范围很广。
图-1所示是一个典型LVDT位移传感器的构成组件。传感器的内部结构包含了一个初级线圈和两个次级线圈。这些线圈是缠绕在一个中空的高强度骨架上，为了能够防潮，再包上一层高透磁性的隔离物，然后密封在一个圆柱形的不锈钢管内。此线圈组合通常是位置传感器的必备组件。
LVDT的动子组件是一个具透磁性的圆柱形磁芯，磁芯可以在中空的线圈内自由移动，并和欲测量位置的对象连接在一起。线圈内孔大于磁芯外径，提供有效间隙，使得磁芯与线圈之间没有摩擦、接触。
在使用上，将一定频率的交流电施加在初级线圈上，也就是所谓的初级激磁。LVDT的输出信号就是两组次级线圈之间的交流电压差，此电压差会随着铁心在线圈内的位置变化而改变。通常为了方便用户使用，LVDT的交流输出电压会再经由电子电路解调处理，转换为直流电压或电流输出。
LVDT是如何工作的
图2 LVDT磁芯在不同位置的变化
图-2当LVDT位移传感器的磁芯在不同位置时，会发生什么情形。LVDT的初级线圈（P）被施加2.5KHz～10KHz的交流电源激磁以后，所产生的磁通量会经由磁芯耦合至邻近的次级线圈S1和S2。假如磁芯是位于S1和S2的中间，相同的磁通量会耦合至二次侧。所以，在每一个线圈所感应出的电压E1和E2也会相等。所以，当磁芯位于中心点时，也就是所谓的原点，输出的电压差（E1 -E2）应该等于零。
当磁芯远离 LVDT 的中心（称为零点）时，来自初级的信号将比另一个次级更多地耦合到一个次级。当磁芯在 S1 上移动时，S1 的电压输出增加。当内核在 S2 上移动时，S2 的输出会增加。（S1 – S2） 和 （S2 – S1） 的值分别在向 S1 和 S2 移动时成为核心位置的线性函数。
交流 LVDT 的典型输出如图 3 所示。当磁芯在 LVDT 范围内沿任一方向远离零点时，电压输出 （S1 – S2） 和 （S2 – S1） 按比例增加。
图3 交流 LVDT 的典型输出
直流输出LVDT
直流LVDT是将电子解调电路内置于传感器中，用户可以提供直流输入，并测量与磁芯位置相对应的直流输出。直流 LVDT 具有 LVDT 技术的许多优点，以及提供和读取直流信号的便利性。
直流LVDT会受到电子信号调节模块中电子元器件的温度限制，一般使用温度范围在-20℃至80℃
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