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    位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應(yīng)用優(yōu)勢
    專欄:技術(shù)支持
    發(fā)布日期:2018-06-25
    閱讀量:5973
    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(fā)動機、燃氣輪機計量活門開度測量,與壓力應(yīng)變片配合做壓力傳感器等。LVDT傳感器是液壓控制系統(tǒng)中應(yīng)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(fā)動機、燃氣輪機計量活門開度測量,與壓力應(yīng)變片配合做壓力傳感器等。LVDT傳感器是液壓控制系統(tǒng)中應(yīng)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(zhuǎn)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(huán)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(nèi)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(yīng)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(nèi)部移動時,兩個輸出線圈生成不相等的感應(yīng)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(shù)干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應(yīng)用優(yōu)勢

    圖1:LVDT傳感器結(jié)構(gòu)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(dāng)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(dāng)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(jīng)典4極RVDT的結(jié)構(gòu)圖,圖右是三相6/4結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機的示意圖。從對比中可以看出,RVDT的結(jié)構(gòu)上與開關(guān)磁阻電機有類比之處,結(jié)構(gòu)設(shè)計上可以借鑒。

    【技術(shù)干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應(yīng)用優(yōu)勢

    圖2:經(jīng)典4極RVDT結(jié)構(gòu)圖與三相6/4結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機示意圖

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

    【技術(shù)干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應(yīng)用優(yōu)勢

    圖3:LVDT、RVDT等效原理圖

    在一次線圈受到恰當(dāng)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(yīng)電動勢產(chǎn)生。假設(shè)在工藝上確定變壓器的結(jié)構(gòu)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(shù)能夠相等即此時差動變壓器的輸出電壓等于零。當(dāng)鐵芯位置移動時,兩個輸出線圈采用反向串聯(lián)時的輸出電壓與鐵芯位移成線性關(guān)系。

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

    LVDT、RVDT傳感器的應(yīng)用優(yōu)勢

    01.環(huán)境適應(yīng)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(chǎn)生任何磨損。不考慮電平轉(zhuǎn)換和調(diào)理模塊,傳感器本體均為機械結(jié)構(gòu),具有極高的可靠性。某型RVDT傳感器應(yīng)用于飛機機載環(huán)境(單機裝24臺),從試飛起,在近三年時間內(nèi),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(wěn)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(fā)動機上,耐受沖擊和振動考核。

    04.動態(tài)性能好

    理論上有無限分辨率。動態(tài)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(yōu)缺點對比圖,大家也可以仔細閱讀一下。

    【技術(shù)干貨】位移傳感器LVDT、RVDT的原理分析及應(yīng)用優(yōu)勢

    上一頁:無人機的傳感器與連接功能介紹
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