一、LVDT 工作原理回顾
骨架上有三个线圈:中间初级激磁,两端次级反向串联。铁芯移动时,两个次级感应电压的差值随位移线性变化。因铁芯与线圈不接触,所以没有磨损,寿命极长。
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 测量方式 | 非接触,铁芯自由滑动 |
| 输出信号 | 交流(通常 1~10 kHz 激磁下的次级差分电压) |
| 分辨率 | 理论无限,受调理电路噪声限制(可达亚微米) |
| 机械寿命 | 无磨损,极长 |
二、结构形式:分体 / 笔式 / 回弹 / 微型
| 形式 | 特点 | 适用 |
|---|---|---|
| 分体式 | 线圈与铁芯分离,长引线 | 高温、狭小空间测点 |
| 笔式 | 一体细长,铁芯在管内 | 通用精密测量 |
| 回弹式 | 弹簧探针自动接触回位 | 测厚、点位检测 |
| 微型 | 量程小(毫米级) | 微位移、实验室 |
三、量程与线性度
LVDT 的”电气行程”通常大于标称量程,超出后非线性急剧变差。选型要点:
| 参数 | 建议 |
|---|---|
| 标称量程 | 实际位移 < 电气行程的 80% |
| 线性度 | 精密测量 ±0.1%~±0.25%FS;计量级可达 ±0.05% |
| 零位 | 确认机械零位与电气零位是否一致 |
四、频响与分辨率
频响受激磁频率与调理电路限制。动态测量(如振动、瞬态)要选高激磁频率、高带宽调理的型号;静态测量则更看重长期稳定性与温漂。常见笔式 LVDT 频响可达数百 Hz 至数 kHz。
五、工作温度与环境
普通 LVDT 工作温度约 -20~+85℃,高温型(分体/特殊骨架)可达 200℃ 以上。注意:温漂主要来自线圈电阻与调理电路,高温环境务必选温补型并核对指标。
六、激磁信号与信号调理(关键)
LVDT 不能直接接 PLC 模拟量,必须配信号调理模块/变送器,完成”激磁→解调→放大→输出”。常见输出:
| 输出 | 供电 | 说明 |
|---|---|---|
| ±5V / ±10V 直流 | ±15V | 双电源,零位居中 |
| 4-20mA | 24V DC | 远传,需调理模块转换 |
| RS485/数字 | 24V DC | 带温度补偿的智能调理 |
选型时确认调理模块是否随传感器配套,或需另购(如 LDM-1000 类信号调节模块)。
七、选型清单
- 结构形式:分体 / 笔式 / 回弹 / 微型;
- 量程:实际位移 < 电气行程 80%;
- 线性度与精度等级按测量要求定;
- 动态 or 静态 → 决定频响与温补需求;
- 工作温度 → 选普通型或高温/温补型;
- 配套信号调理模块与输出信号(±10V/4-20mA/数字)。
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常见问题
量程要留多少余量?
实际位移控制在电气行程的 80% 以内。LVDT 的电气行程通常大于标称量程,超出之后非线性会急剧变差。
LVDT 能直接接 PLC 的模拟量通道吗?
不能。必须配信号调理模块或变送器,完成「激磁 → 解调 → 放大 → 输出」这一整条链路。
动态测量和静态测量,选型关注点一样吗?
不一样。动态测量(振动、瞬态)要选高激磁频率、高带宽调理的型号;静态测量更看重长期稳定性与温漂。常见笔式 LVDT 的频响可达数百 Hz 至数 kHz。
普通型 LVDT 能工作在多少度?
普通型工作温度约 -20~+85℃;高温型(分体式或特殊骨架)可达 200℃ 以上。注意温漂主要来自线圈电阻与调理电路,高温环境要选温补型并核对指标。
4-20mA 和 ±10V 输出怎么选?
要远传选 4-20mA(24V DC 供电,需要调理模块转换);控制柜内、要求零位居中的场合选 ±5V/±10V(±15V 双电源)。需要带温度补偿的智能调理,可以用 RS485 或其它数字输出。
LVDT位移传感器要用 3000Hz 供电吗?
不是固定 3000Hz。LVDT 的初级线圈要的是正弦波交流激励,不是直流;频率与幅值按型号手册来,常见范围是 2.5~10kHz,典型参数 3Vrms / 5kHz。激励给定值必须与传感器匹配,频率对不上会导致输出非线性或灵敏度降低。
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