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        位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應用優勢
        專欄:技術支持
        發布日期:2018-06-25
        閱讀量:5724
        作者:佚名
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        LVDT 傳感器(Linear Variable Differential Transformer):差動變壓器式直線位移傳感器,可用于液位高度測量,發動機、燃氣輪機計量活門開度測量,與壓力應變片配合做壓力傳感器等。LVDT傳感器是液壓控制系統中應用最為廣泛的傳感器。RVDT傳感器(Rotary Variable Differential Transformer):差動變壓器式角位移傳感器,通常用...

        LVDT 傳感器(Linear Variable Differential Transformer):差動變壓器式直線位移傳感器,可用于液位高度測量,發動機、燃氣輪機計量活門開度測量,與壓力應變片配合做壓力傳感器等。LVDT傳感器是液壓控制系統中應用最為廣泛的傳感器。

        RVDT傳感器(Rotary Variable Differential Transformer):差動變壓器式角位移傳感器,通常用于采集駕駛桿、駕駛盤、方向舵腳蹬等位移信號及顯示舵面位置信號(如方向舵、升降舵、副翼、襟縫翼、擾流板等)并轉換成角度值進行顯示。

        LVDT、RVDT傳感器推薦使用在需要高可靠性,耐受惡劣環境的場合。

        LVDT、RVDT傳感器原理簡介

        LVDT傳感器主要由鐵芯、骨架、激磁繞組、輸出繞組、連桿、擋板、外殼等這幾部分組成。骨架的上面分布著激磁繞組和輸出線圈,桿狀鐵芯位于線圈的內部且可以進行自由移動。在鐵芯的位置移動到中間時,這兩個輸出線圈會生成相同的感應電動勢,這就使得輸出電壓等于零;在鐵芯的位置偏離中點但仍然在線圈的內部移動時,兩個輸出線圈生成不相等的感應電動勢,輸出電壓不為零,位移量的多少決定著輸出電壓的大小。

        【技術干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應用優勢

        圖1:LVDT傳感器結構圖

        RVDT傳感器實際上也是鐵芯可動變壓器,由一個初級線圈、兩個次級線圈、鐵芯、線圈骨架、外殼等部分組成。當鐵芯處于線圈骨架的中間位置時,兩個次級線圈輸出的電動勢V1和V2相等,輸出電壓為零。當鐵芯偏離中間位置時,兩個次級線圈的電動勢V1和V2不相等,輸出一定的電壓。

        下圖左是經典4極RVDT的結構圖,圖右是三相6/4結構開關磁阻電機的示意圖。從對比中可以看出,RVDT的結構上與開關磁阻電機有類比之處,結構設計上可以借鑒。

        【技術干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應用優勢

        圖2:經典4極RVDT結構圖與三相6/4結構開關磁阻電機示意圖

        不考慮線圈寄生電容及鐵芯產生的損耗,LVDT、RVDT等效原理圖都可以如下:

        【技術干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應用優勢

        圖3:LVDT、RVDT等效原理圖

        在一次線圈受到恰當頻率的電壓激勵的時候,按照變壓器的工作原理,兩個二次線圈中便會有感應電動勢產生。假設在工藝上確定變壓器的結構是完全對稱的,那么在鐵芯位于初始平衡位置的時候,兩個二次線圈的互感系數能夠相等即此時差動變壓器的輸出電壓等于零。當鐵芯位置移動時,兩個輸出線圈采用反向串聯時的輸出電壓與鐵芯位移成線性關系。

        LVDT、RVDT的傳感器本體與外接解調電路,解調電路分為相敏解調電路和無相移解調電路。一般目前以無相移解調電路為主。

        LVDT、RVDT傳感器的應用優勢

        01.環境適應性強,堅固耐用

        LVDT、RVDT傳感器為非接觸式位移傳感器,線圈和鐵芯之間沒有摩擦接觸,不會產生任何磨損。不考慮電平轉換和調理模塊,傳感器本體均為機械結構,具有極高的可靠性。某型RVDT傳感器應用于飛機機載環境(單機裝24臺),從試飛起,在近三年時間內,共隨6架飛機累計飛行4478起落/1153h46min,未有一臺從外場返回。

        02.零位穩定,精度高

        初級、次級線圈電氣隔離,精度幾乎不受負載、共模電壓或輸入諧波及噪聲影響。

        03.抗沖擊能力強,耐振極限高

        LVDT、RVDT傳感器可安裝在航空發動機上,耐受沖擊和振動考核。

        04.動態性能好

        理論上有無限分辨率。動態性能好,可用于高速在線檢測。

        下表給出了幾種位移傳感器優缺點對比圖,大家也可以仔細閱讀一下。

        【技術干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應用優勢

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