LVDT是線性可變差動變壓器的簡稱，屬于線性位移傳感器。它是一種可動鐵芯變壓器，由一個初級線圈、兩個次級線圈、鐵芯、線圈架、外殼等部件組成。

LVDT屬于線性位移傳感器。它由一個初級線圈、兩個次級線圈、鐵芯、線圈架、外殼等部件組成。初級線圈和次級線圈分布在線圈架上，線圈內(nèi)部有一個可自由移動的棒狀鐵芯。當(dāng)鐵芯處于中間位置時，兩個次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，所以輸出電壓為零；當(dāng)鐵芯在線圈內(nèi)部移動并偏離中心位置時，兩個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不相等，輸出電壓取決于位移。為了提高傳感器的靈敏度，提高傳感器的線性度，增加傳感器的線性范圍，將兩個線圈反向連接。所以兩個次級線圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓就是兩個次級線圈的電壓差。這個輸出電壓值與鐵芯的位移呈線性關(guān)系。

一、LVDT線性可變差動變壓器的工作原理：

LVDT的工作電路稱為調(diào)節(jié)電路或信號調(diào)節(jié)器。典型的穩(wěn)壓電路應(yīng)包括穩(wěn)壓電路、正弦波發(fā)生器、解調(diào)器和放大器。正弦波發(fā)生器應(yīng)具有恒定的幅度和頻率，不受時間和溫度的影響。正弦可以通過維恩電橋、方波、階梯波、濾波或其他合適的方法生成。

解調(diào)器可以是簡單的二極管結(jié)構(gòu)。當(dāng)LVDT次級線圈的交流輸出大于1VF.S時，使用簡單的二極管解調(diào)器。如果信號幅度低于這個值，由于兩個二極管的正向電壓不同，會出現(xiàn)溫度敏感性問題，但對于較大的信號電壓，二極管誤差的影響并不明顯。也可以使用同步解調(diào)器。在同步解調(diào)器中，兩個FET交替切換，時序與提供初級電源的正弦波同步。初級和解調(diào)器開關(guān)之間所需的相移量取決于LVDT指數(shù)以及LVDT和信號調(diào)節(jié)器之間的導(dǎo)線長度。

正弦波發(fā)生器、解調(diào)器和放大器電路已被組合到商用IC中。使用這些器件將大大簡化LVDT信號調(diào)節(jié)器的設(shè)計。最常用的是飛利浦生產(chǎn)的NE5521和ADI生產(chǎn)的AD598/698。此外，采用細(xì)間距封裝的標(biāo)準(zhǔn)模擬和數(shù)字器件的出現(xiàn)簡化了電路設(shè)計，并且可以固定在LVDT外殼內(nèi)。

二、LVDT線性可變差動變壓器優(yōu)勢與特點：

LVDT有很多值得稱道的優(yōu)點和特點，應(yīng)用范圍很廣：

1．無摩擦測量：LVDT的可動鐵芯和線圈之間通常沒有物理接觸，也就是說LVDT是一個無摩擦的部件。用于可承受輕質(zhì)鐵芯載荷但不能承受摩擦載荷的重要測量。兩個例子是精密材料的沖擊變形或振動測試，或纖維或其他高彈性材料的拉伸或蠕變測試。

2．無限的機(jī)械壽命：由于LVDT的線圈與其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會有磨損。這樣，LVDT的機(jī)械壽命理論上是無限的。在材料和結(jié)構(gòu)的疲勞測試等應(yīng)用中，這是一項極其重要的技術(shù)要求。此外，無限的機(jī)械壽命對于飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天器和重要工業(yè)設(shè)備中的高可靠性機(jī)械裝置也很重要。因此，LVDT被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，以精確測量和控制油門桿的位置、油針的位置、導(dǎo)葉的位置、噴嘴的位置。

3．無限分辨率：LVDT的無摩擦操作及其傳感原理使其具有兩個顯著特點。第一個功能是真正的無限分辨率。這意味著LVDT可以響應(yīng)內(nèi)核的最小移動并產(chǎn)生輸出。外部電子設(shè)備的可讀性是分辨率的唯一限制。

4．零重復(fù)性：LVDT結(jié)構(gòu)是對稱的，可以恢復(fù)零位。LVDT的電氣零位高度可重復(fù)且極其穩(wěn)定。用于高盈虧閉環(huán)控制系統(tǒng)。LVDT是一種出色的電氣零位指示器。它也用于比率系統(tǒng)中，其中復(fù)合輸出與零位的兩個自變量成比例。

5．軸向抑制：LVDT對鐵芯的軸向運(yùn)動非常敏感，徑向運(yùn)動相對較慢。這樣，LVDT可用于測量不沿精確直線移動的鐵芯。例如，LVDT可以連接到波登管的末端以測量壓力。

6．耐用：用于制造LVDT的材料以及用于連接這些材料的工藝使其成為堅固的傳感器。即使受到工業(yè)環(huán)境中常見的強(qiáng)烈沖擊和大振動，LVDT也能繼續(xù)工作。鐵芯和線圈是分開的，在鐵芯和線圈內(nèi)壁之間插入一個非磁性墊片，用來隔離線圈組件中的加壓、腐蝕性或堿性液體。這樣，線圈組件就被氣密密封了，不再需要動態(tài)密封運(yùn)動部件。對于加壓系統(tǒng)中的線圈組件，只需要靜態(tài)密封。

7．環(huán)境適應(yīng)性：LVDT是少數(shù)可以在各種惡劣環(huán)境中工作的傳感器之一。例如，密封的LVDT使用不銹鋼外殼，可以放置在腐蝕性液體或氣體中。有時，LVDT需要在極其惡劣的環(huán)境中工作。例如，在類似于液氮的低溫環(huán)境中。再舉一個例子，在核反應(yīng)堆的主安全殼中工作的LVDT的工作溫度為550°C，加上10拉德的輻射和/或3X10NVT的中子通量。另一個例子是在210bar承壓流體中工作的LVDT。LVDT設(shè)計巧妙，可同時適應(yīng)多種惡劣環(huán)境。但是，需要注意的是，盡管在大多數(shù)情況下，LVDT具有無限的工作壽命（理論上），

8．輸入/輸出隔離：LVDT被認(rèn)為是一種變壓器，因為它的勵磁輸入（初級）和輸出（次級）是完全隔離的。LVDT不需要緩沖放大器，可以認(rèn)為是一種有效的模擬信號計算元件。在一個高效的測控回路中，它的信號線與電源地線是分開的。

三、結(jié)論:

如上所述：LVDT具有許多出色的品質(zhì)。它的主要局限是為了獲得線性性能，傳感器的外殼比行程長，輸出信號對輸入測量具有一定的非線性。使用特殊的調(diào)整技術(shù)可以改善沖程與外殼長度比和非線性問題。一種技術(shù)是添加一個微控制器進(jìn)行校正。LVDT具有良好的重復(fù)性，這種技術(shù)是可行的。

盡管LVDT已經(jīng)存在多年，但它仍然是許多位置傳感問題的有效解決方案。堅固的結(jié)構(gòu)提供了高可靠性，其性能非常適合大多數(shù)行程小于±100mm的應(yīng)用。

LVDT也可以做成旋轉(zhuǎn)裝置。工作方式與線性模型類似，只是加工后的鐵芯沿曲線路徑移動。這是RVDT。RVDT是旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器的簡稱，屬于角位移傳感器。它采用與LVDT相同的差動變壓器原理，即將機(jī)械部件的轉(zhuǎn)動傳遞到角位移傳感器的軸上，驅(qū)動與其相連的擾流板/鐵芯，從而改變傳感器中的感應(yīng)電壓/電感。線圈并輸出與旋轉(zhuǎn)角度成正比的電壓/電流信號。

RVDT非接觸式設(shè)計具有無限分辨率、長壽命、高精度等特點?？蓪崿F(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)測量。廣泛應(yīng)用于球閥位置、液壓泵、叉車、機(jī)器人、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的傳動和反饋控制。