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1、 图1-1 LVDT结构示意图和电原理图LVDT工作原理工作原理 全世界第一个LVDT商业化产品于1948年在美国Schaevitz公司诞生，经过60多年的发展，LVDT产品已被全球大多数国家在机械、电力、电子、汽车、航空航天、冶金、煤炭、石油、交通、轻工、纺织、建材、水利等行业的工矿企业、研究所、大学、国防军工等单位广泛用于自动控制和自动测量。 LVDT 位移传感器全称为： Linear Variable Differential Transformer 线性 可变 差动 变压器 LVDT位移传感器的工作原理简单地说是铁芯可动变压器，结构示意图如图1-1所示。LVDT工作原理工作原理 LVD
2、T由一个初级线圈P、两个次级线圈S1和S2、铁芯以及线圈骨架、外壳、等部件组成。当铁芯在线圈中心位置时，次级线圈S1、S2所感应的电压相等，由于输出是反向串接，所以输出电压为零（实际上还有很小的零位电压V0）。如图1-1所示，当铁芯向左移动时，线圈S1和线圈P之间互感量MX增加，次级线圈S1感应电压V1升高，同时线圈S2与线圈P互感量减小，次级线圈S2感应电压V2降低，两线圈电压的代数和V=V1+V2（因为S1和S2是反向串接，V1和V2相位差180，实际值V=V1-V2）随着铁芯向左移动呈线性增加。 当铁芯向右移动时，两线圈电压变化相应与之相反V1+V2的代数和随铁芯向右移动输出VS线性增加
3、，但此时相位与向左移动相差180，图1-1（c）表示次级电压与铁芯距离之间关系，即输出特性。这样就将非电量-位移转变成电压，完成传感器的功能。 这里要特别指出，LVDT和一般变压器有本质上的区别，变压器为强电磁耦合，次级电压在满负载和空载差别非常大。而LVDT为弱电磁耦合，要求负载阻抗很大，次级产生的感应电流很小，由此产生的附加磁场不干扰激励磁场分布，这是与普通变压器完全不同的概念，表现出了LVDT的独特性质。LVDT工作原理工作原理 直流LVDT，更确切地说应该称为位移变送器。它是在位移传感器LVDT基础上，外加电路，不论多大行程，都可以使其输出均为05V，或010V标准电压信号，或420m
4、A标准电流信号的变送器，其方框图如图1-2：图1-2LVDT的特点的特点1.结构简单，工作可靠，寿命长，线性度好，重复性好，性能价格比高，利税 率高。2.精度：最高精度可达0.05%，一般为0.25%、0.5%。3.绝对误差：最高可达0.1m。4.重复性：好，最高可达0.1m。5.灵敏度：高，一般每mm位移输出为数百mv, 最高可达几伏。6.分辨率：高，一般为0.1m，最高可达10-4m。7.测量范围：宽，0.1mm500mm甚至更大。8.工作温度范围：大，一般为-55+150可扩展到+300，传感器或变送 器分为三级： 商业级：0+70 工业级：-40+85 军 级：-55+125 9. 时
5、间常数小，动态特性好，频带宽一般为200HZ（5ms）最高可500HZ （2ms）。 10.毛利率高：50%。LVDT的特点的特点LVDT与光栅，磁栅，同步感应器等高精度测长仪器相比有以下几个优点：1. 动态特性好，可用于高速在线检测，进行自动测量，自动控制。光栅、磁栅等测量速度一般为1.5m/s以内，只能用于静态测量。2. LVDT可在强磁场，大电流，潮湿，粉尘等恶劣环境下使用。3. 可以做成在特殊条件下工作的传感器，如耐高压，高温，耐辐射全密封在水下工作。4. 可靠性非常好，能承受冲击1000g/11ms，振动：频率2000HZ 加速度20g。5. 体积小，价格低，性能价格比高。LVDT分
6、类分类 交流交流LVDT 技术指标技术指标交流LVDT的技术指标：输入电压: 3Vrms (120Vrms)激励频率: 2.5KHz (110KHz)线性度: 0.5%;0.25%;0.2%;0.1%灵敏度: 3 240 mV/V/mm (0.07 6.0 mV/V/0.001”)动态频率: 行程 0 6 mm 6 mm 500 Hz 200Hz (-3dB)行程：0.127mm 508mm 0.005” 20”零位电压: 0.5% FSO负载阻抗: 100K工作温度：-55 150温度系数：零位 0.005%FS/ 满度 0.01%FS/冲击: 1000g 11ms振动: 20g 2kHz
7、从以上技术指标可知，交流LVDT充分体现了LVDT的特点，特别是工作温度为-55C+150C，能承受1000g/11ms冲击，20g 2KHz振动特性是其他任何测量产品所不能比拟的。 交流LVDT的不足之处是不能远传，使用时要配信号调节器。直流直流LVDT 技术指标技术指标直流LVDT是将信号调节器小型化之后，装入LVDT之内。直流LVDT的技术指标：双向输出 单向输出输入电压: 15VDC +8.5+28VDC输入电流: 25mA 10mA输出负载阻抗（最小）： 2K输出纹波: 25mVrms 10mVrms输出电压: 010VDC 05VDC输出阻抗: 2 动态频率: 200Hz工作温度：
8、 -25 +85储存温度： -25 +95线性度： 0.25% FS稳定性： 30分钟预热之后为0.10%温度系数： 零位 0.01% FS / 满度 0.6，最高达78%6. 要求比例输出：= 0.50.0047. 承受压力 1015MPa8. 交流单行程输出主要产品有：CW-HKAC12-65、CW-HKAC15-55、CW-HKAC15-25 航空传感器航空传感器小行程小行程LVDT 小行程LVDT如图1-13，CW-HKAC9.5-1.5。图1-13技术指标：行程：1.5mm外形：9.5 x 25.4mm线性度：0.3%工作温度：-55 +150温漂： 0.015% FS / 航空传感
9、器航空传感器高稳定性高一致性高稳定性高一致性LVDT 结构要求如图1-14所示，CW-HKAC12-65，外径公差为 图1-140.010.0213电气技术指标如下：行程：65 mm灵敏度一致性： =0.50.008工作温度：-55 +160温漂： 0.015% FS /交叉干扰：18MVABABVVV +V 航空传感器航空传感器不对称输出不对称输出LVDT 外形图见图1-15，CW-HKAC15-55。 图1-15 主要技术指标： 激励电压和频率：30.03 Vrms，1800Hz18Hz 行程：-44mm +66mm 机械行程：-46mm +68mm 输出电压：1 Vrms01.5 Vrm
10、s 1% 工作温度：-55 +150 温漂： 0.015% FS / 航空传感器航空传感器高压高压LVDT 外形图见图1-16所示，CW-HKAC13-25。 图1-16主要技术指标： 激励电压和频率：3Vrms 3000Hz 行程：25mm 输出电压：01.5 Vrms 1% 零点电压：20mVrms 线性度：0.8%工作温度：-55 +160温漂：0.01% FS /输入阻抗：300 OHMS输出阻抗：2K OHMS绝缘电阻：10 M承受压力：10MPa 航空传感器航空传感器大行程高稳定性大行程高稳定性LVDT 外形图见图1-17，CW-HKAC20-384，行程与体长之比为78%。图1-
11、17 特种特种LVDT 高温高温LVDT 主要技术指标： 输入电压和频率：3Vrms 2.5KHz 行程：25mm 线性度：0.25% 灵敏度：18mV/V/mm 工作温度：-50 +300 输入阻抗：600 OHMS 20% 骨架用12.7x 1.6 x 164mm陶瓷 管，绝缘垫片是可承受800的 HP6M-3无机胶白云母垫片。高精度高稳定性防幅射高精度高稳定性防幅射LVDT 主要技术指标： 激励频率：2.5KHz 激励电压：3Vrms (5 Vrms Max) 行程：40mm 机械行程：50mm 线性度：0.1%FS 灵敏度：15mV/V/mm 工作温度：0 155 温漂：0.01%/
12、(+10+70) 抗辐射：50 M Gray 外形图见图1-18图1-18 特种特种LVDT 高精度高稳定性防幅射LVDT的应用，欧洲大型强子对撞机工作原理示意图如下。图1-19 特种特种LVDT 欧洲大型强子对撞机客户测试报告 特种特种LVDT 大型强子对撞机简介： 大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器，旨在探究宇宙起源，它建在法国与瑞士边境下一条16.7英里（约合27公里）长的环形隧道内，如图1-20，由欧洲核子研究中心负责管理。 大型强子对撞机共有4台探测器构成，它们分别安装在环形隧道的4个地下巨洞内，分布在大型强子对撞周围。其中，ALICE探测器高16米、重约1万吨，如图1
13、-21。 大型强子对撞机创造了一个迷你版本的“宇宙大爆炸”，如图1-22，而宇宙正是诞生于大约140亿年前的大爆炸。报道称，实验的成功将开启粒子物理学研究的新世纪。 据报道，迷你版“宇宙大爆炸”是通过令铅离子高速撞击产生的，撞击产生的温度是太阳核心温度的100万倍，重现了大爆炸后宇宙的瞬间状况。 特种特种LVDT 图1-20 大型强子对撞机环形隧道图1-21 大型强子对撞机结构图 图1-22 迷你“宇宙大爆炸”效果图 特种特种LVDT 超高温或超低温防幅射超高温或超低温防幅射LVDT 工作温度从-195550可以抵抗高达1011rads或109gray的辐射，实物照片见图1-23。图1-23主
14、要技术指标： 输入电压： 3 Vrms（标称） 频率范围： 400Hz至5KHz工作温度： -320F至+1022F （- 195至550）温度允限： -450F至+1200F （-270至650）零点电压： 0.5% 满量程输出耐受冲击： 10g （11毫秒）振动允限： 10g （2KHz）线圈材料： 陶瓷外壳材料： AISI 304系列不锈钢导线： 28 AWG 固态镍，MgO绝缘，标准全长72英寸（180厘米）；直径3/16英寸（4.75毫米），最小弯道半径1/2英寸（12.5毫米）的不锈钢护套。双余度双余度LVDT 外形如图1-24，每个外壳中装两个相同的LVDT。图1-24 特种特种
15、LVDT 主要技术指标： 输入电压和频率：7Vrms 3KHz1% 行 程：0 1.5inch 输出电压：0.73.5 Vrms 0.1 不同行程 0 50% 100% Vrms 0.70.1 2.10.1 3.50.1 工作温度：-40 +121 负载阻抗：10K OHMS 相 位： 10高灵敏度高分辨率高灵敏度高分辨率LVDT 外形见图1-25。图1-25 特种特种LVDT 技术指标： 激励电压和频率：7.00.07 Vrms 180018Hz 行程： 0.5mm 零点电压： 8m Vrms 线性度： 0.3%FS 温度漂移： 0.015%FS/ 重复性： 0.15% 绝缘电阻： 10M
16、OHMS 工作温度： -55 +150实测0.5mm输出为1.07 Vrms，灵敏度高达305.7mv/v/mm，分辨率为0.1m， 51/2 数字电压表 行程0.1m 可显示000.214mv。 超小型超小型LVDT 外形图见图1-26，外形尺寸4.77x19，行程1.25mm，实物照片见 图1-27所示。微型LVDT的特点：它特别适用于对微型组件进行多点测 量。铁芯重量基本上可以忽略不计。生产时需要采用极其复杂的装配工 艺。线圈用细如毛发的金属丝绕成。导线焊接和一些精密的装配活由技术 娴熟的专业人员借助双目显微镜进行。外壳可屏蔽电磁。图1-26 特种特种LVDT 技术指标： 输入电压：1 Vrms（最大） 频率范围：2.5kHz 至 20kHz 工作温度：-65F至300F （-25C至85C） 零点电压： 1.0%FS 耐受冲击：1000g/11ms 振动允限：20g/2kHz 线圈材料：层状玻璃纤维环氧树脂 外壳材料：ASI 400系列磁性不锈钢 导线： 36 AWG 多芯铜，聚四氟乙烯绝缘 图1-27 国内外国内外LVDT产品性能比较产品性能比较 型号项目美国MEAS1HR0
