LVDT位移傳感器主要由初級(jí)線圈、兩個(gè)次級(jí)線圈、鐵芯以及外殼等部分組成。其核心工作原理基于電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，通過鐵芯在線圈中的位置變化來改變兩個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的測量。
(一)基本結(jié)構(gòu)
初級(jí)線圈：位于傳感器的中間位置，通常由交流電源激勵(lì)，產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。這個(gè)交變磁場是整個(gè)測量過程的基礎(chǔ)，為后續(xù)的電磁感應(yīng)提供了能量來源。
次級(jí)線圈：對(duì)稱地分布在初級(jí)線圈的兩側(cè)，分別標(biāo)記為S1和S2。當(dāng)鐵芯處于不同位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈會(huì)切割初級(jí)線圈產(chǎn)生的磁力線，從而產(chǎn)生不同的感應(yīng)電動(dòng)勢。
鐵芯：是LVDT位移傳感器的關(guān)鍵部件，它可以在傳感器的軸向方向上自由移動(dòng)。鐵芯的位置變化直接決定了兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和相位關(guān)系。
外殼：起到保護(hù)內(nèi)部線圈和鐵芯的作用，同時(shí)為整個(gè)傳感器提供一個(gè)穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，確保測量的準(zhǔn)確性。
(二)工作過程
當(dāng)給初級(jí)線圈施加一個(gè)交變電流時(shí)，初級(jí)線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。這個(gè)磁場會(huì)穿過鐵芯并耦合到兩個(gè)次級(jí)線圈中。當(dāng)鐵芯位于傳感器的中間位置(即零位)時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈耦合到的磁通量相等，因此它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也相等，即E1=E2。此時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出電壓差為零。
當(dāng)鐵芯向一側(cè)移動(dòng)時(shí)，例如向S1側(cè)移動(dòng)，那么S1耦合到的磁通量會(huì)增加，而S2耦合到的磁通量會(huì)減少。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量的變化率成正比，因此S1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E1會(huì)增大，而S2產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E2會(huì)減小。此時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出電壓差ΔE=E1-E2不為零，且ΔE的大小與鐵芯的位移量成正比，其相位關(guān)系可以反映出鐵芯的移動(dòng)方向。
通過測量這個(gè)輸出電壓差ΔE，并經(jīng)過信號(hào)處理電路進(jìn)行放大、解調(diào)等處理，就可以得到鐵芯的位移量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體位移的準(zhǔn)確測量。
更新時(shí)間：2025-07-24 
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