SDVH8-8笔形回弹式LVDT位移传感器

作者:鲍亚子(高级工程师)

深圳市信为科技发展有限公司

一．概述

随着自动化的普及及全球工业智能自动化的高速发展，自动化程度的不断提高，传感器的使用量越来越大，开发高性能的位移传感器产品具有很大的经济效益。

本文介绍一款笔形位移传感器，该产品是差动变压器式位移传感器原理，具有精度高，工作可靠，使用方便等特点。可广泛应用于精密尺寸检测，车轮圆度，平整度检测，汽车玻璃的尺寸。

二、工作原理

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S1，S2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原理图

当铁芯往右移动时，次级线圈S2感应的电压大于次级线圈S1；当铁芯往左移动时，次级线圈S1感应的电压大于次级线圈S2，两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100%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的输出电压

三. SDVH8-8笔形回弹式LVDT产品结构

笔形LVDT产品结构如图3所示

图3：LVDT原理图

四. SDVH8-8笔形回弹式LVDT技术性能

供电电压：

9-

28V

DC

输出信号：

0

-

5VDC,

4-20mA,

RS485数字信号

频率响应（-3dB）：

2

0Hz（最大）

50HZ（电流输出）

线性误差（满量程输出）：

≤±0.25% ofFS

重复误差：

＜

1um

使用温度：

-25℃~+85℃

温度系数：

≤0.025%/℃(额定)

五.产品特点

LVDT具有以下特点:

1,无摩擦测量
LVDT 的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT 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。

2,无限的机械寿命

由于LVDT 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、导弹、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。

3,无限的分辨率
LVDT的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个显著的特性。第一个特性是具有真正的无限分辨率。这意味着 LVDT 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唯一限制。

4,零位可重复性
LVDT 构造对称，零位可回复。LVDT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 是非常出色的电气零位指示器。

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

6,输入/输出隔离
LVDT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）是完全隔离的。LVDT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。

7,坚固耐用

制造LVDT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 也能继续发挥作用。铁芯与线圈分离LVDT 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。

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

六, SOWAY产品应用实例

汽车玻璃生产: 汽车玻璃由于是一个曲面, 在测量产品是否合格时要求一次多点测量,如外型尺寸和曲面的尺寸,利用我公司生产的SDVN8-8型气动式LVDT应用在测量汽车玻璃的曲面,同时可测20 ~60个点位,测量精度高, 重复精度1um

平整度测试:我公司生产的SDVH8-8型回弹式LVDT应用在平面平整度测量，重复精度1um

零件装配位置检测:我公司生产的SDVH8-5型回弹式LVDT应用在轴承或其它零件装配测量，重复精度1um

轴检测:我公司生产的SDVH8-5型回弹式LVDT应用在轴参数检测测量，重复精度1um