正在尋找LVDT的介紹？本文將介紹LVDT基礎知識，包括結構、電路、傳遞函數、線性范圍、靈敏度等。

線性可變差動變壓器（LVDT）是一種機電換能器，可感測磁芯的機械位移并在輸出端產生成比例的交流電壓。高分辨率（理論上是無限）、高線性度（0.5%或更好）、高靈敏度和零機械摩擦是LVDT器件的一些重要特性。

在本文中，我們將介紹LVDT的結構和工作原理。我們還將研究這些傳感器的三個重要參數：線性范圍、線性誤差和靈敏度。

LVDT的結構

圖1顯示了基本LVDT的剖面圖和電路模型。它由一個初級繞組組成，通過可移動磁芯耦合到兩個次級繞組。當磁芯移動時，初級繞組和每個次級繞組之間的磁耦合也會相應變化。這會在兩個繞組上產生與位置相關的電壓信號，可用于確定物體的位置。

圖 1（a）。 LVDT 的剖面圖。圖片由 霍尼韋爾

圖 1（b）。 LVDT的電路模型

兩個次級繞組是串聯對置的，這意味著它們串聯連接，但繞組方向相反。磁芯通常通過非鐵磁棒連接到正在測量運動的物體上，線圈組件通常固定在固定形式上。

它是如何工作的？

圖2顯示了完美居中的內核如何理想地產生零輸出。輸入由適當頻率的交流電壓激勵（V執行）。由于兩個次級線圈對稱纏繞在初級線圈的兩側，因此中心磁芯導致從初級到兩個次級的磁耦合相等。當次級繞組串聯相反時，將在兩個次級繞組上感應出極性相反的相等電壓（VS1= -VS2）。因此，兩個繞組的電壓將抵消，我們將得到零（V外 = 0）。

圖2. LVDT具有完美居中的核心

如圖3所示，當磁芯向上移動時，初級和第一個次級之間的耦合變得更強。這導致與第二個次級（|相比，第一個次級上的交流電壓更大VS1|》|VS2|）和非零輸出 （V外）。請注意，輸出與 V 同相S1 但它的振幅相對較小。

對于圖3所示的示例，輸出最好與V同相執行 當核心經歷向上位移時。

圖3. 核心向上移動的LVDT

磁芯向下位移的典型波形如圖4所示。

圖4. 核心向下移動的LVDT

在這種情況下，初級和第二次級之間的磁耦合增加導致|VS2|》 |VS1|。如您所見，我們將有一個非零 V外理想情況下，相對于激勵電壓的錯相為180°。

傳遞函數

圖5顯示了典型LVDT的傳遞函數。x 軸是核心從中心的位置位移。y 軸是輸出交流電壓的幅度。

圖5. 圖片由Ramón Pallás-Areny和John G. Webster提供， 傳感器和信號調理

在原點 （x =0），輸出理想情況下為零。當磁芯在任一方向上偏離中心時，輸出的幅度隨磁芯位移線性增加。請注意，僅測量輸出幅度，我們無法確定磁芯是向左還是向右移動。我們需要知道輸出的幅度和相位。

線性范圍

如圖5所示，LVDT僅在有限的磁芯位移范圍內表現出線性傳遞函數。這被指定為 LVDT 的線性范圍。

為什么設備不再具有超出此范圍的線性關系？

我們可以想象，當從零點位置的磁芯位移超過某個值時，從初級繞組耦合到磁芯的磁通量就會減少。因此，這導致相應次級繞組上出現的電壓降低。在具有線性傳遞函數的情況下，磁芯從其零點位置可以行進的最大距離稱為滿量程位移。

LVDT種類繁多，位移范圍低至±100 μm至±25 cm.能夠測量更大范圍的LVDT也可用于實驗室、工業和潛水環境。

線性誤差

即使在線性范圍內，LVDT輸出與磁芯位移的關系圖也不是一條完美的直線。輸出可以略微偏離構造的直線，以便與輸出數據進行最佳擬合。

在器件的標稱線性范圍內可能導致非線性的一種機制是磁性材料的飽和。即使磁芯處于零點位置，這也會產生三次諧波分量。這種諧波可以通過對LVDT輸出施加低通濾波器來抑制。

LVDT輸出與預期直線擬合的最大偏差被視為線性誤差。線性誤差通常表示為全范圍輸出的+/-百分比。例如， E-100 LVDT 來自Measurement Specialties， Inc. 的最大線性誤差為滿量程范圍的 ±0.5%。

敏感性

靈敏度或傳輸比使我們能夠將輸出電壓與磁芯位移相關聯。為了確定靈敏度，我們在推薦的驅動級別（3 V有效值 用于 E-100LVDT），并通過滿量程位移將磁芯移離零位置。現在，我們測量兩個次級繞組上的電壓以找到總輸出電壓（V外）。將這些值代入下式，我們可以找到LVDT靈敏度：

靈敏度通常以每千分之一英寸磁芯位移 （mV/V/mil） 每伏激勵的毫伏輸出來指定。例如，E-100的靈敏度為2.4mV/V/mil。有了靈敏度，我們可以確定信號調理電路所需的增益。

LVDT是一種機電換能器，可用于感測物體的機械位移。高分辨率（理論上是無限）、高線性度（0.5%或更好）、高靈敏度和零機械摩擦是LVDT器件的一些重要特性。