位移传感器原理及使用方法

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LVDT位移传感器的工作原理及使用方法
LVDT，即线性可变差动变压器，是一种广泛应用于各种设备位置测量的重要传感器。它的基本原理是电磁感应，不同于传统的电力变压器，LVDT是一种开磁路弱磁耦合的测量装置。它由环氧玻璃布和不锈钢制成的线圈骨架，以及不同线径的漆包线绕制的一组初级线圈和两组次级线圈组成。
在工作时，初级线圈接收恒定频率的交流电压（激励电压），线圈内的铁芯随着被测物体的位移而移动，进而改变磁场分布。这导致初级和次级线圈之间的互感量发生变化，次级线圈产生感应电动势。铁芯的位置不同，互感量也不同，产生的感应电动势也各异。因此，铁芯的位移量被转换成电压信号输出。由于两个次级线圈的电压极性相反，LVDT的输出是两个次级线圈电压的差值，与位移量成线性关系。
LVDT位移传感器的使用方法包括：
1. LVDT传感器能够适应多种恶劣环境，经过特殊密封处理的传感器可防潮、防盐雾，适用于极端环境，包括某些腐蚀性和辐射电磁辐射的环境，具有宽泛的工作温度范围（-25℃至85℃）并符合国家标准。
2. 由于铁芯与线圈内壁之间存在间隙，铁芯的运动不与线圈接触，因此无摩擦损耗。采用优良的生产工艺，确保了骨架和漆包线的固化，避免了断线或开裂等问题，加之其他设计优化，传感器的使用寿命理论上可达无限。
3. 非接触式测量允许对快速运动的物体进行冲击振动测量，提供宽频响（如0至1000Hz的幅频特性和良好的相频特性），非常适合于闭环控制系统中，如数控机床、仿形机床和爆破测量等应用。
4. 通过不断研发改进的线圈绕制技术，LVDT传感器的线性度显著提升。例如，±100mm量程内的产品线性度小于0.05%，某些产品甚至可达0.02%，达到国际同类产品先进水平。
5. 电磁感应原理使得LVDT具有无限分辨力。随着设计和电子元器件的进步，公司已将微位移传感器的分辨力提高到10纳米级，例如1mm量程的传感器分辨力可达0.1μm、0.05μm、0.02μm或0.01μm。其他量程的传感器分辨力也可达到满量程读数的0.002%至0.001%F.S。
6. 在额定位移输出信号为10.0000V或5.0000V时，LVDT传感器的纹波和干扰噪声的峰—峰值电压仅为0.2至1.5mVp-p。此外，设计中的多重保护措施可避免因人为疏忽或误操作导致的传感器损伤。