LVDT位移传感器的原理、特点、优缺点解析

LVDT位移传感器由于其高精度、高稳定性和良好的线性度等特点，在多个场合都得到了广泛的应用。今天让我们与kaiyun开云官网 工程师，一同来探讨解析一下LVDT位移传感器的原理、特点、对比于其他传感器的优缺点；作为专业的传感研发与制造公司，kaiyun开云官网 的LVDT位移传感器的工程师们期待从原理、特点、优缺点上与广大使用者共同分析LVDT位移传感器的使用场合，为广大客户提供更好的解决方案，选择到性能价格便宜的好用产品。

首先，我们先对比于光栅，磁栅，等高精度长距离的位移传感器，看看LVDT位移传感器有哪些优缺点？

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。而光栅、磁栅等测量速度一般为1.5m/s以内，反馈的速度较慢，更适用于静态测量。

2、LVDT位移传感器可在强磁场，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，全密土封在水下工作。

4、可靠性非常好，能承受冲击达150g/11ms ，振动频率2KHZ加速度20g。

5、体积小，价格低，性能价格比高。

LVDT 不足之处都有哪些呢？

1、有拉杆的限制，测量距离不易过长，只能+/-500mm 以下测试较佳；

2、虽然原理上非接触，但是测量的过程需要有拉杆与被测物体连接，或者通过回弹式的设计，需要顶在被物体上；

3、无法像拉绳位移传感器测量拐弯的位移量；

4、无法像激光传感器测量超远距离的目标。

其次，我们与森瑟工程师一起来分析下LVDT位移传感器的特点都有哪些？

正如前面探讨说到的LVDT位移传感器的优缺点，那么LVDT位移传感器最重要的特点有如下七点：

1、无摩擦测量且理论寿命可以无限期：LVDT位移传感器的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT位移传感器是没有摩擦的部件。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。由于LVDT位移传感器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位移传感器的机械寿命，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、、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。

2、无限的分辨率：LVDT位移传感器的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个显著的特性。个特性是具有真正的无限分辨率。这意味着 LVDT位移传感器 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限制。

3、零位可重复性：LVDT位移传感器 构造对称，零位可回复。LVDT位移传感器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位移传感器 是非常出色的电气零位指示器。

4、径向不敏感：LVDT位移传感器对于铁芯的轴向运动非常敏感，径向运动相对迟钝。这样，LVDT位移传感器 可以用于测量不是按照精准直线运动的物体，例如，可把LVDT位移传感器耦合至波登管的末端测量压力。

5、输入/输出隔离：LVDT位移传感器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）是隔离的。LVDT位移传感器无需缓冲放大器，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。

6、坚固耐用：制造LVDT位移传感器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位移传感器 也能继续发挥作用。铁芯与线圈分离LVDT位移传感器 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。

7、环境适应性强：LVDT位移传感器 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位移传感器 采用不锈钢外壳，可以置于腐蚀性液体或气体中。有时，LVDT位移传感器 被要求在恶劣的环境下工作。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位移传感器具有无限的工作寿命（理论上），置于恶劣环境下的LVDT位移传感器，工作寿命却因环境不同而各不相同。

最后，我们来分析一下LVDT位移传感器具体的工作原理是什么？

LVDT（Linear Variable Differential Transformer）是线性可变差动变压器缩写。工作原理简单地说是铁芯可动变压器。它由一个初级线圈、两个次级线圈、铁芯、线圈骨架、外壳等部件组成。当铁芯由中间向两边移动时，次级两个线圈输出电压之差与铁芯移动成线性关系。

当初级线圈P1，P2之间供给一定频率的交变电压时，铁芯在线圈内移动改变了空间的磁场分布，从而改变了初、次级线圈之间的互感量，次级线圈S11，S22之间就产生感应电动势，随着铁心的位置不同，互感量也不同，次级产生的感应电动势也不同，这样就将铁芯的位移量变成了电压信号输出，由于两个次级线圈电压极性相反,参见图1,输出电压为差动电压。

图1：LVDT位移传感器原理图

　　当铁芯往右移动时，次级线圈2感应的电压大于次级线圈1；当铁芯往左移动时，次级线圈1感应的电压大于次级线圈2，两线圈输出的电压差值大小随铁芯位移而成线性变化。图2中的虚线范围内是传感器的量程，当铁芯移动行程大于99%时（虚线之外段），两次级线圈输出电压的差值与铁芯位移线性关系变差。零点两边的实线段一般是对称的测量范围，两者都是交流信号而相位差180度。实际的LVDT位移传感器的线圈通常与壳体紧固为一体，铁芯与测杆紧固为另一体，当两体间发生相对位移时，就产生位移电压输出。

图2：LVDT位移传感器的输出电压

kaiyun开云官网 LVDT位移传感器综合技术性能表参考如下表，当然每个型产品设计都有独道之处，具体产品性能需要参考每个LVDT位移传感器的DATASHEET （/POSITION.html）

供电电压：	直流9V~28V
输出信号：	0~5VDC, 0~10VDC, 4~20 mA 数字输出RS485 RTU(或ASCII)
频率响应（-3dB）：	50HZ（电流输出） 250Hz（）
线性误差（满量程输出）：	≤±0.25% of FS
重复误差：	＜0.01% of FS
使用温度：	-25℃~+85℃（-55℃~+150℃)
零点温度系数：	≤ 0.025%/℃
灵敏度温度系数：	≤0.03%/℃(额定)
耐振极限：	10g，2kHz
抗冲击能力：	150g，11ms