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LVDT位移传感器的原理、特点及常见故障处理

·2018-09-07 11:00·电子发烧友
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随着LVDT位移 传感器 不断发展,LVDT位移传感器的也应用于越来越广泛的领域,那么,LVDT位移传感器究竟有哪些要点呢?今天我们就一起来了解关于LVDT位移传感器的四大要点。

LVDT位移传感器

一、LVDT位移传感器的原理

LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成,如右图所示,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位移传感器的原理、特点及常见故障处理

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。

二、LVDT位移传感器的主要特点

(1)原理直观、结构简单、工作可靠、使用寿命长;

(2)灵敏度高、线性范围宽、重复性好;

(3)分辨率高、应用广、适合于不同的应用;

(4)结构对称、零位可恢复;

(5)应用于小型制冷剂,如自由活塞式斯特林制冷机时,受到安装空间的限制。

三、LVDT位移传感器的优点

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着的特性。 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。

4.零位可重复性。LVDT 构造对称,零位可回复。LVDT 的电气零位可重复性高,且极其稳定。用在闭环控制系统中,LVDT 是非常出色的电气零位指示器。

5.径向不敏感。LVDT 对于铁芯的轴向运动非常敏感,径向运动相对迟钝。这样,LVDT 可以 用于测量不是按照精准直线运动的物体,例如,可把 LVDT 耦合 至波登管的末端 测量压力。

6.输入/输出隔离。LVDT 被认为是变压器的一种,因为它的励磁输入(初级)和输出(次级)是 完全隔离的。LVDT 无需缓冲 放大器 ,可以认为它是一种有效的模拟信号元件。 在要求信号线与电源地线隔离的测量和控制回路中,它的使用非常方便。

7.坚固耐用。制造 LVDT 所用的材料以及接合这些材料所用的工艺使它成为坚固耐用 的 变送器 。即使受到工业环境中常有的强大冲击、巨幅振动,LVDT 也能继续发 挥作用。铁芯与线圈分离 LVDT 铁芯与线圈彼此分离,在铁芯和线圈内壁间插入非磁性隔离物,可以把加压的、 腐蚀性或碱性液体与线圈组隔离开。这样,线 圈组实现气密封, 不再需要对运动构件进行动态密封。 对于加压系统内的线圈组, 只需使用静态密封即可。

8.环境适应性。LVDT 是少数几个可以在多种恶劣环境中工作的变送器之一。例如,密封型 LVDT 采用不锈钢外壳,可以置于腐蚀性液体或气体中。有时,LVDT 被要求在极端恶劣的环境下工作。例如,在类似液氮的低温环境中或核辐射环境。虽然在大 多数情况下,LVDT 具有无限的工作寿命(理论上) ,置于恶劣环境下的 LVDT,工作寿命却因环境不同而各不相同。

四、LVDT位移传感器的常见故障处理

在使用LVDT位移传感器的过程中难免会出现一些故障,下面就是几种常见的故障:

1.LVDT传感器显示的参数不正确

这种情况大多数属于定位不准。可以将传感器取出来重新放置,调整安装的位置。如未解决,重新检查安装以及线路问题。(少数情况为传感器的制作问题,如一些小参数值为传感器制定的精确度不准)

2.LVDT位移传感器输出不正常

通常表现为磁环脱落、供电不足、接线不牢、安装不牢及工作盲区等问题,首先调整传感器的安装。如没有解决,就检查磁环、电源、电线、接线等,看下问题所在。

3.安装注意事项

安装时最为重要的就是要平面,并且要注意周围有无磁场问题,尽量远离磁场。然后被检测对象要与传感器材质一致,并且大于探头面的1.5倍。

以上就是浸提能为大家分享的有关LVDT位移传感器的四个要点,希望通过本文的讲解大家能够对LVDT位移传感器有一个更清晰的认识。

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