線性位移傳感器本質(zhì)上是一個(gè)微型變壓器，帶有一個(gè)初級(jí)繞組、兩個(gè)對(duì)稱纏繞的次級(jí)繞組和一個(gè)在精密軸承導(dǎo)軌中沿其線性軸自由移動(dòng)的電樞鐵芯。推桿將受監(jiān)控的部件連接到電樞鐵芯，以便部件的位移導(dǎo)致鐵芯偏心。
一個(gè)典型的LVDT傳感器具有三個(gè)圍繞管首尾相連的電磁線圈。初級(jí)線圈在中心，次級(jí)線圈在頂部和底部。位置測(cè)量對(duì)象附著在圓柱形鐵芯上并沿管軸滑動(dòng)。交流電驅(qū)動(dòng)初級(jí)線圈，在兩個(gè)次級(jí)線圈中感應(yīng)出與所連接鐵芯長(zhǎng)度成正比的電壓。頻率范圍通常為1至10 kHz。
磁芯的運(yùn)動(dòng)觸發(fā)初級(jí)線圈連接到兩個(gè)次級(jí)線圈，從而改變感應(yīng)電壓。頂部和底部次級(jí)輸出電壓之間的差異是校準(zhǔn)零相位的偏移。使用同步檢測(cè)器讀取與位移相關(guān)的帶符號(hào)輸出電壓。LVDT線性傳感器最長(zhǎng)可達(dá)幾英寸，用作可重復(fù)和可再現(xiàn)的絕對(duì)位置傳感器。其他動(dòng)作或移動(dòng)不會(huì)改變測(cè)量精度。LVDT的可靠性也非常高，因?yàn)榛静唤佑|管子內(nèi)部，傳感器處于完全密封的環(huán)境中。
LVDT是一種交流設(shè)備，這意味著電子設(shè)備需要將其輸出轉(zhuǎn)換為有用的直流信號(hào)。有兩個(gè)混合模塊是LVDT信號(hào)處理的基礎(chǔ)；一個(gè)振蕩器和一個(gè)解調(diào)器。
該振蕩器旨在為驅(qū)動(dòng)換能器提供穩(wěn)定的正弦波，為解調(diào)器提供方波參考。解調(diào)器旨在放大傳感器的輸出，并將其轉(zhuǎn)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(lái)驅(qū)動(dòng)初級(jí)。次級(jí)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(qū)動(dòng)同相，而在另一端與主驅(qū)動(dòng)異相。
在高質(zhì)量的線性位移傳感器中，位置和相位/幅度之間的關(guān)系是線性的。振蕩器和解調(diào)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(lái)驅(qū)動(dòng)換能器，保持幅度和頻率的穩(wěn)定性。它還提供方波相位參考供內(nèi)部使用并在解調(diào)器中設(shè)置為零。振蕩器的工作原理如下。驅(qū)動(dòng)換能器的正弦波由內(nèi)部高穩(wěn)定性維恩電橋振蕩器產(chǎn)生。振蕩器的頻率通過(guò)連接引腳或添加外部電阻來(lái)設(shè)置。然后正弦波通過(guò)功率放大器以提供足夠的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)大多數(shù)傳感器(50mA)，而無(wú)需外部緩沖器。功放內(nèi)有保護(hù)電路，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)傳感器工作的環(huán)境中可能會(huì)發(fā)生短路。
正弦波輸出到換能器并在內(nèi)部用于為相位參考解調(diào)器生成方波。振蕩器輸出由遠(yuǎn)程感應(yīng)輸入監(jiān)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(diào)節(jié)器中的參考輸入進(jìn)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(diào)器說(shuō)明
解調(diào)器的作用是獲得換能器的交流輸出，并將其轉(zhuǎn)換成與位移、負(fù)載等成正比的有用直流電壓。它還包含電路可以調(diào)整增益和零位以適應(yīng)各種換能器。
解調(diào)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(xiàng)，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(yīng)變計(jì)）一起工作。
以交流信號(hào)為主放大，意味著電路的漂移減小。然后將高電平交流信號(hào)傳遞到相位同步解調(diào)器，該解調(diào)器使用來(lái)自振蕩器的方波將其轉(zhuǎn)換為帶有一些疊加交流電源的直流電壓。然后通過(guò)低通濾波器去除大部分交流分量，留下穩(wěn)定的直流電壓和輕微的紋波。低通濾波器包括用于設(shè)置粗調(diào)零、微調(diào)和細(xì)增益的電路，并且還具有連接以便可以改變?yōu)V波器特性。
