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          LVDT位移傳感器是如何工作的?LVDT傳感器設備的原理是什么?

          發表時間:2021-06-18 17:51【 閱讀量:-

            線性位移傳感器本質上是一個微型變壓器,帶有一個初級繞組、兩個對稱纏繞的次級繞組和一個在精密軸承導軌中沿其線性軸自由移動的電樞鐵芯。推桿將受監控的部件連接到電樞鐵芯,以便部件的位移導致鐵芯偏心。

          LVDT位移傳感器.jpg

            一個典型的LVDT傳感器具有三個圍繞管首尾相連的電磁線圈。初級線圈在中心,次級線圈在頂部和底部。位置測量對象附著在圓柱形鐵芯上并沿管軸滑動。交流電驅動初級線圈,在兩個次級線圈中感應出與所連接鐵芯長度成正比的電壓。頻率范圍通常為1至10 kHz。


            磁芯的運動觸發初級線圈連接到兩個次級線圈,從而改變感應電壓。頂部和底部次級輸出電壓之間的差異是校準零相位的偏移。使用同步檢測器讀取與位移相關的帶符號輸出電壓。LVDT線性傳感器最長可達幾英寸,用作可重復和可再現的絕對位置傳感器。其他動作或移動不會改變測量精度。LVDT的可靠性也非常高,因為滑芯不接觸管子內部,傳感器處于完全密封的環境中。


            LVDT是一種交流設備,這意味著電子設備需要將其輸出轉換為有用的直流信號。有兩個混合模塊是LVDT信號處理的基礎;一個振蕩器和一個解調器。


            該振蕩器旨在為驅動換能器提供穩定的正弦波,為解調器提供方波參考。解調器旨在放大傳感器的輸出,并將其轉換為與位移成正比的高精度直流電壓。


            要操作線性換能器,必須使用正弦波來驅動初級。次級輸出由正弦波組成,位置信息包含在幅度和相位中。行程中心的輸出為零,并在行程的任一端上升到最大幅度。輸出在行程的一端與主驅動同相,而在另一端與主驅動異相。


            在高質量的線性位移傳感器中,位置和相位/幅度之間的關系是線性的。振蕩器和解調器可以輕松地在位置和相位/幅度之間切換。


            振蕩器描述


            振蕩器的作用是提供精確的正弦波電壓來驅動換能器,保持幅度和頻率的穩定性。它還提供方波相位參考供內部使用并在解調器中設置為零。振蕩器的工作原理如下。驅動換能器的正弦波由內部高穩定性維恩電橋振蕩器產生。振蕩器的頻率通過連接引腳或添加外部電阻來設置。然后正弦波通過功率放大器以提供足夠的電流來驅動大多數傳感器(50mA),而無需外部緩沖器。功放內有保護電路,因為在大多數傳感器工作的環境中可能會發生短路。


            正弦波輸出到換能器并在內部用于為相位參考解調器生成方波。振蕩器輸出由遠程感應輸入監控,允許傳感器引線中的電壓下降。該輸入由方波采樣,并與幅度調節器中的參考輸入進行比較,以將振蕩器電壓保持在固定電平。參考輸入取自參考輸出或比例輸出。使振蕩器電壓固定或與電源電壓成正比。


            解調器說明


            解調器的作用是獲得換能器的交流輸出,并將其轉換成與位移、負載等成正比的有用直流電壓。它還包含電路可以調整增益和零位以適應各種換能器。


            解調器的工作原理如下。傳感器的輸出被送到粗增益選擇電路,然后被放大。如果使用x10選項,放大器可以具有25或250的增益。額外的增益允許與低輸出傳感器(如應變計)一起工作。


            以交流信號為主放大,意味著電路的漂移減小。然后將高電平交流信號傳遞到相位同步解調器,該解調器使用來自振蕩器的方波將其轉換為帶有一些疊加交流電源的直流電壓。然后通過低通濾波器去除大部分交流分量,留下穩定的直流電壓和輕微的紋波。低通濾波器包括用于設置粗調零、微調和細增益的電路,并且還具有連接以便可以改變濾波器特性。


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