LVDT位移傳感器原理及應(yīng)用-信為科技

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)LVDT位移傳感器原理及應(yīng)用作者:鮑亞子(高級工程師)深圳市信為科技發(fā)展有限公司一概述 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動(dòng)化程度的不斷提高，傳感器的用量越來越大，開發(fā)高新技術(shù)位移傳感器產(chǎn)品具有廣闊的前景。該產(chǎn)品具有精度高，動(dòng)態(tài)特性好，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)。差動(dòng)變壓器式位移傳感器（LVDT）可廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)械、建筑、紡織、鐵路、煤炭、冶金、塑料、化工以及科研院校等國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，用來測量伸長、振動(dòng)、物體厚度、膨脹等的高技術(shù)產(chǎn)品。深圳市信為科技發(fā)展有限公司是專業(yè)

2、生產(chǎn)位置傳感器的高科技公司,我公司生產(chǎn)的LVDT有分體式,回彈式,氣動(dòng)式,耐壓式,及各種定制產(chǎn)品, 具有測量精度高,性能穩(wěn)定,防水,抗沖擊能力強(qiáng),適合較惡劣環(huán)境下使用, ,是客戶安全放心的選擇. 二、工作原理LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是線性可變差動(dòng)變壓器縮寫。工作原理簡單地說是鐵芯可動(dòng)變壓器。它由一個(gè)初級線圈、兩個(gè)次級線圈、鐵芯、線圈骨架、外殼等部件組成。當(dāng)鐵芯由中間向兩邊移動(dòng)時(shí)，次級兩個(gè)線圈輸出電壓之差與鐵芯移動(dòng)成線性關(guān)系。當(dāng)初級線圈P1，P2之間供給一定頻率的交變電壓時(shí)，鐵芯在線圈內(nèi)移動(dòng)改變了空間的磁場分布，從而改變了初、次

3、級線圈之間的互感量，次級線圈S11，S22之間就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，隨著鐵心的位置不同，互感量也不同，次級產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也不同，這樣就將鐵芯的位移量變成了電壓信號輸出，由于兩個(gè)次級線圈電壓極性相反,參見圖1,輸出電壓為差動(dòng)電壓。 圖1：LVDT原理圖當(dāng)鐵芯往右移動(dòng)時(shí)，次級線圈2感應(yīng)的電壓大于次級線圈1；當(dāng)鐵芯往左移動(dòng)時(shí)，次級線圈1感應(yīng)的電壓大于次級線圈2，兩線圈輸出的電壓差值大小隨鐵芯位移而成線性變化。圖2中的虛線范圍內(nèi)是傳感器的量程，當(dāng)鐵芯移動(dòng)行程大于100%時(shí)（虛線之外段），兩次級線圈輸出電壓的差值與鐵芯位移線性關(guān)系變差。零點(diǎn)兩邊的實(shí)線段一般是對稱的測量范圍，兩者都是交流信號而相位差180度

4、。實(shí)際的LVDT線圈通常與殼體緊固為一體，鐵芯與測桿緊固為另一體，當(dāng)兩體間發(fā)生相對位移時(shí)，就產(chǎn)生位移電壓輸出。圖2：LVDT的輸出電壓三.技術(shù)性能供電電壓： 直流5V 或12V28V輸出信號： 0.54.5VDC或05VDC, 010VDC, 420 mA 頻率響應(yīng)（-3dB）： 250Hz（最大） 50HZ（電流輸出）線性誤差（滿量程輸出）： 0.25% of FS重復(fù)誤差： 0.01% of FS使用溫度： -25+85 （最大-55+150)零點(diǎn)溫度系數(shù)： 0.008%/ 靈敏度溫度系數(shù)： 0.025%/(額定)耐振極限： 10g，2kHz抗沖擊能力： 150g，11ms 四.為何選擇L

5、VDTLVDT具有以下特點(diǎn):1,無摩擦測量LVDT 的可動(dòng)鐵芯和線圈之間通常沒有實(shí)體接觸，也就是說LVDT 是沒有摩擦的部件。它被用于可以承受輕質(zhì)鐵芯負(fù)荷，但無法承受摩擦負(fù)荷的重要測量。 例如，精密材料的沖擊撓度或振動(dòng)測試， 纖維或其它高彈材料的拉伸或蠕變測試。2,無限的機(jī)械壽命 由于LVDT 的線圈及其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會產(chǎn)生任何磨損。這樣LVDT的機(jī)械壽命，理論上是無限長的。在對材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞測試等應(yīng)用中，這是極為重要的技術(shù)要求。此外，無限的機(jī)械壽命對于飛機(jī)、導(dǎo)彈、宇宙飛船以及重要工業(yè)設(shè)備中的高可靠性機(jī)械裝置也同樣是重要的。 3,無限的分辨率LVDT的無摩擦運(yùn)作及其感應(yīng)原理

6、使它具備兩個(gè)顯著的特性。第一個(gè)特性是具有真正的無限分辨率。這意味著 LVDT 可以對鐵芯最微小的運(yùn)動(dòng)作出響應(yīng)并生成輸出。外部電子設(shè)備的可讀性是對分辨率的唯一限制。4,零位可重復(fù)性LVDT 構(gòu)造對稱，零位可回復(fù)。LVDT的電氣零位可重復(fù)性高，且極其穩(wěn)定。用在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，LVDT 是非常出色的電氣零位指示器。 5,徑向不敏感LVDT對于鐵芯的軸向運(yùn)動(dòng)非常敏感，徑向運(yùn)動(dòng)相對遲鈍。這樣，LVDT 可以用于測量不是按照精準(zhǔn)直線運(yùn)動(dòng)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(rèn)為是變壓器的一種，因?yàn)樗膭?lì)磁輸入（初級）和輸出（次級）是完全隔離的。LVDT無需緩沖放

7、大器，可以認(rèn)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回路中，它的使用非常方便。7,堅(jiān)固耐用 制造LVDT所用的材料以及接合這些材料所用的工藝使它成為堅(jiān)固耐用的變送器。即使受到工業(yè)環(huán)境中常有的強(qiáng)大沖擊、巨幅振動(dòng)，LVDT 也能繼續(xù)發(fā)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(nèi)壁間插入非磁性隔離物，可以把加壓的、 腐蝕性或堿性液體與線圈組隔離開。這樣，線圈組實(shí)現(xiàn)氣密封，不再需要對運(yùn)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。對于加壓系統(tǒng)內(nèi)的線圈組，只需使用靜態(tài)密封即可。 8,環(huán)境適應(yīng)性LVDT 是少數(shù)幾個(gè)可以在多種惡劣環(huán)境中工作的變送器之一。例如，密封型LVDT 采用不銹

8、鋼外殼，可以置于腐蝕性液體或氣體中。有時(shí)，LVDT 被要求在極端惡劣的環(huán)境下工作。例如，在類似液氮的低溫環(huán)境中或核輻射環(huán)境。雖然在大多數(shù)情況下，LVDT具有無限的工作壽命（理論上），置于惡劣環(huán)境下的LVDT，工作壽命卻因環(huán)境不同而各不相同。9,LVDT與光柵，磁柵，等高精度測長儀器相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)特性好，可用于高速在線檢測，進(jìn)行自動(dòng)測量，自動(dòng)控制。光柵、磁柵等測量速度一般為1.5m/s以內(nèi)，只能用于靜態(tài)測量。LVDT可在強(qiáng)磁場，大電流，潮濕，粉塵等惡劣環(huán)境下使用?？梢宰龀稍谔厥鈼l件下工作的傳感器，如耐高壓，高溫，耐輻射，全密土封在水下工作?？煽啃苑浅：?，能承受沖擊達(dá)150g/

9、11ms ，振動(dòng)頻率2KHZ加速度20g。體積小，價(jià)格低，性能價(jià)格比高。五,如何合理選擇我公司的LVDT位移傳感器如何合理選擇我公司的LVDT位移傳感器?選型時(shí),考慮的主要技術(shù)因素有哪些呢？這里為大家介紹一下：1.供電電壓。傳感器位移量程。位移量程指要求測量的位移量有多大,有2.5,5,10,15,25,50,100,250,500 mm等規(guī)格。量程選擇和實(shí)際需要最好相近為宜,如實(shí)際用8 mm量程,那個(gè)選10mm規(guī)格即可2、輸出信號。傳感器輸出的信號常規(guī)的有4-20mA、0-5V、0-10V、RS-485數(shù)字式、等。一般要求遠(yuǎn)距離傳輸(超過20米),最好采用電流輸出或數(shù)字輸出,如果是多根傳感器

10、同時(shí)使用,且距離遠(yuǎn),采用數(shù)字RS-485輸出較好3、線性誤差。位移測量時(shí)的誤差值,用相對值表示，比如量程5mm的LVDT，線性誤差為0.25%，表示測量位移時(shí)的誤差值5mm0.25%=1.25um。4、分辨率。分辨率是指傳感器能夠測量的最小變化大小。對于LVDT位移傳感器,最小分辨率最高可達(dá)0.01um,磁尺位移傳感器最高分辯率達(dá)1um,數(shù)字輸出的位移傳感器的分辨率為16-Bit5、傳感器工作環(huán)境。比如產(chǎn)品是否需要具備耐高低溫，是否需要耐壓,是否需要具備防塵防水防油以及抗電磁波輻射的功能。有些傳感器對環(huán)境的粉塵比較敏感，比如光柵傳感器的工作環(huán)境一定要無塵，且不能有振動(dòng),傳感器需要經(jīng)常擦拭干凈，

11、否則會影響檢測，而LVDT或磁尺可適合惡歷的工作環(huán)境。6.測頭的連接方式。有分體式和回彈式兩種選擇,如果在被測件上便于打孔固定的情況上,應(yīng)選擇分體式的LVDT,如果被測件上只能接觸表面測量,那需要選擇回彈式LVDT7、動(dòng)態(tài)響應(yīng)。傳感器是用于測量動(dòng)態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)場所,LVDT位移傳感器動(dòng)態(tài)頻率最高可達(dá)300HZ, 對于動(dòng)態(tài)要求高于10HZ,回彈式LVDT將不適應(yīng)9、安裝方式。傳感器的機(jī)械尺寸、固定方式,可以根據(jù)客戶具體使用環(huán)境設(shè)計(jì)安裝夾具。六, SOWAY產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例汽車玻璃生產(chǎn): 汽車玻璃由于是一個(gè)曲面, 在測量產(chǎn)品是否合格時(shí)要求一次多點(diǎn)測量,如外型尺寸和曲面的尺寸,利用我公司生產(chǎn)的SDVN12-

12、15型氣動(dòng)式LVDT應(yīng)用在測量汽車玻璃的曲面,同時(shí)可測20 60個(gè)點(diǎn)位,測量精度高,重復(fù)性好挖掘機(jī)手柄測控: 挖掘機(jī)手柄上面安裝4只(或者2只)LVDT位移傳感器,可以精確測量手柄的位置以便通過液壓缸來控制挖掘機(jī)的動(dòng)作,我公司生產(chǎn)的SDVG12-10型LVDT應(yīng)用在挖掘機(jī)的手柄控制桿位置測量,同時(shí)測出前后左右比例閥門: 用LVDT精確測量雙向比例閥的閥芯的位置,以便輸出4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號經(jīng)過與預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較后輸出一個(gè)調(diào)節(jié)信號給與閥相連的電磁開關(guān)線圈,以便在閉環(huán)閥門控制系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)精確控制閥芯的位置,我公司生產(chǎn)的SDVG20-4 型LVDT應(yīng)用在比例閥的位置檢測與控制中.汽車變速箱: 汽車變速箱中的擋位切換位置可以用我公司 SDVG20Z-35型LVDT進(jìn)行準(zhǔn)確測量,并輸出一個(gè)電壓信號到主控板上,通過CAN總線傳到相應(yīng)的控制部分, 飛機(jī)組裝: 我公司生產(chǎn)的LVDT位移傳感器 SDVH20系列用于測量飛機(jī)的組裝生產(chǎn)線上,用于機(jī)身拼接過程中鉚釘桿的合理壓縮變形程度LVDT特別適合用于測量制動(dòng)裝置的摩損,可以通過測量氣缸和制動(dòng)卡鉗之間的傳動(dòng)