位移傳感器類別：線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)和旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器(RVDT)
線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)和旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器(RVDT)是分別用于測(cè)量線性位移和角位移的變壓器型傳感器。電路圖和工作原理相似，但不同之處在于模塊內(nèi)部的鐵芯和軸運(yùn)動(dòng)。這些傳感器也稱為機(jī)電換能器，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生與初級(jí)和次級(jí)繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(EMF)的變化成正比的可變交流(AC)輸出電壓。本文介紹了LVDT和RVDT。LVDT和RVDT的區(qū)別和對(duì)比圖說明了其優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用和工作流程。
線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)——
LVDT是一種機(jī)電傳感器，用作測(cè)量線性運(yùn)動(dòng)的外部模塊。輸出是基于可變電壓、電流和電信號(hào)獲得的。LVDT設(shè)計(jì)成圓柱形陣列，初級(jí)繞組夾在兩個(gè)次級(jí)繞組之間。整個(gè)電路按照法拉第電磁感應(yīng)定律的原理工作；當(dāng)磁鏈發(fā)生任何變化時(shí)，都會(huì)使線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
LVDT次級(jí)繞組匝數(shù)相等，串聯(lián)，在零位時(shí)獲得等效電壓為零或平衡狀態(tài)。通過這樣做，如果第一次級(jí)繞組中的任何電壓增加將導(dǎo)致第二次級(jí)繞組兩端的電壓下降。因此，感應(yīng)等效輸出電壓以推導(dǎo)出整個(gè)系統(tǒng)中的總位移變化。
旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器(RVDT)——
與LVDT類似，RVDT包括一個(gè)初級(jí)線圈、兩個(gè)匝數(shù)相同的次級(jí)線圈和一個(gè)可動(dòng)鐵芯。就工作原理而言，RVDT是一種基于感應(yīng)的換能器線圈，用于將輸入的角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由軟鐵制成的凸輪形磁芯放置在繞組之間并與軸相連。
即使初級(jí)MMF的微小變化也會(huì)產(chǎn)生磁阻和磁通量，這將導(dǎo)致凸輪軸旋轉(zhuǎn)和次級(jí)電流在輸出級(jí)流動(dòng)。此外，磁通量的變化率與初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的磁通鏈成正比。
LVDT和RVDT對(duì)比圖——
LVDT和RVDT的區(qū)別包括以下幾點(diǎn)：——
1.LVDT，圓柱形軟鐵芯用于計(jì)算線性位移，RVDT中的凸輪形旋轉(zhuǎn)鐵磁芯用于角位移測(cè)量。
2.LVDT的靈敏度范圍非常高。在RVDT中，每電壓每度的瞬時(shí)變化為2.4mV，每轉(zhuǎn)每度的電壓為2～3mV。
3、LVDT和RVDT的RMS輸入電壓分別為1-24V和3V。
4.與LVDT輸出相連的相位靈敏度檢測(cè)器用于判斷和計(jì)算運(yùn)動(dòng)方向。在RVDT中，通過比較兩個(gè)輸出電壓之間的差異和角度變化來測(cè)量角位置。
5、測(cè)得的LVDT和RVDT位移分別為/-100mm和40度。
LVDT和RVDT的優(yōu)勢(shì)——
1、與其他測(cè)量?jī)x器相比，LVDT和RVDT磁芯不與線圈接觸，從而降低了系統(tǒng)的磨損和性能。
2.這些傳感器可以在非常惡劣的條件下使用，例如高振動(dòng)范圍、不同濕度和寬溫度。
3.因?yàn)樗梢猿惺芨鼘挼臏囟确秶运呛穗娬緫?yīng)用、海洋、軍事和航空航天應(yīng)用的首選測(cè)量傳感器。
4.用于測(cè)量位置變量并獲取反饋不敏感的操縱面和飛機(jī)運(yùn)動(dòng)和門板調(diào)整的偏差。
5.此外，通過與外部信號(hào)調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)單集成，可方便地用于直流和交流操作。
RVDT和LVDT的設(shè)計(jì)雖然在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，但在測(cè)量非線性誤差、閾值因子和最大精度值方面仍然需要付出很多努力。鐵磁材料用于實(shí)現(xiàn)磁屏蔽特性。使用無骨架線圈（獨(dú)立線圈）來減小LVDT探頭的尺寸和模型中精確的線圈位置。非線性差異范圍應(yīng)在0.15%和0.35%之間。
在大多數(shù)情況下，由于磁芯中的渦流損耗，初級(jí)電壓和次級(jí)阻抗之間存在折衷。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，LVDT和RVDT的載波頻率分別設(shè)置為大約2.5-5 kHz和5-10 kHz。
通常，LVDT和RVDT用于需要具有可忽略磨損特性的系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和場(chǎng)景。已經(jīng)在類似領(lǐng)域進(jìn)行了多種類型的研究，以確定使用外部資源的優(yōu)勢(shì)，未來前景涉及LVDT和RVDT的最高利用水平。
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