LVDT传感器的“天文”应用

由于其设计，LVDT的核心可以移动，并且可以在测量过程中不引入任何摩擦的情况下进行位置测量。

线性可变差动变压器(LVDT)位置传感器用于工厂自动化，运动控制，金属制造，发电厂和燃气/蒸汽轮机系统中的线性位置测量和反馈。这些传感器用于调节阀，节流阀，再热/截止阀，截流阀和许多其他控制阀的位置测量。lvdt的一个不寻常的应用程序展示了它们的功能。

今天用于天文台的新型反射望远镜是由一系列计算机对齐的镜面组成的，而不是像老式望远镜那样是一个整体的铸造镜面。LVDT位置传感器用于在镜面轮廓上精确定位镜面段。在这些望远镜中尝试了其他类型的位置传感器，但由于其无摩擦操作，lvdt提供了极好的可重复性，并且具有足够的稳健性，可以满足应用要求。

该应用程序在每个镜像段使用两个小尺寸、相对短距离的lvdt。每个LVDT的核心都连接到一个小直径的滚珠螺杆式机械驱动系统，该系统由其自身的微型步进电机驱动，该电机从计算机获取输入。电机中的模数转换器从每个LVDT的信号调节器获取反馈电压输出，将其数字化，将其位置与存储在存储器中的镜像轮廓模板进行比较，并通过向微步进器发送适当的控制脉冲来关闭伺服回路。

望远镜中使用的lvdt的全范围约为+/- 1毫米，分辨率优于100纳米。在这种应用中，LVDT是一个很好的选择，因为它们可以以一种方式安装，允许可移动磁芯定位在其线性范围内的任何地方，而不会接触或接触LVDT线圈的内部孔。这意味着芯可以移动，并且可以进行位置测量，而不需要在测量过程中引入任何摩擦。

典型的结构

变压器的内部结构包括一个初级绕组，中间是一对相同绕线的次级绕组，在初级绕组周围对称间隔。线圈缠绕在热稳定的玻璃增强聚合物的一体式空心形式上，封装防潮，包裹在高磁导率的磁屏蔽中，然后固定在圆柱形不锈钢外壳中，通常是固定元件。

LVDT的移动元件是一个独立的管状电枢，它是由磁导材料制成的，称为磁芯，它可以在线圈的空心孔内自由地轴向移动。核心是机械耦合的对象，其位置被测量-在这种情况下，镜像驱动器。由于内径足够大，可以提供足够的径向间隙到岩心，因此没有机械接触，也没有摩擦、拖动或其他摩擦源。这种无摩擦特性不仅适用于定位应用，也适用于材料蠕变测试、振动测量和尺寸测量系统。

在工作中，LVDT的初级绕组由适当幅度和频率的交流电供电，通常在3khz时为3v有效值。LVDT的输出信号是串联反接的两个次级绕组之间的差分交流电压，它随LVDT线圈内磁芯的轴向位置而变化。这种交流输出通过信号调节器中合适的电子电路转换为更方便使用的高电平模拟直流电压或电流。

由于LVDT工作在无摩擦结构中的电磁耦合原理，它可以测量无限小的核心位置变化。这种无限分辨率能力仅受LVDT信号调节器的信噪比的限制。这些因素也使LVDT具有出色的可重复性。

LVDT的另外两个特性影响其在此应用程序中的使用。首先，LVDT响应磁芯沿线圈轴线的运动，但通常对磁芯的跨轴运动或其径向位置不敏感。因此，LVDT在涉及不对齐的移动部件或芯不以精确的直线行进的情况下的应用中没有不利影响。第二个重要特性是LVDT是一个绝对输出器件。这意味着在断电的情况下，LVDT的输出数据不会丢失。当电源恢复时，LVDT的输出将与断电前相同。

当望远镜位于山顶或沙漠地区的移动载体上时，lvdt没有受到恶劣环境条件的任何不利影响。线性可变差动变压器位置传感器也是更复杂的伸缩系统的首选技术，以及当前和传统的涡轮机应用和发电厂。

了解更多信息: www.macrosensors.com

作者信息

Ed Herceg是美国AST公司MacroSensors的首席工程师，该公司位于新泽西州彭萨肯。MacroSensors专业生产基于lvdt的线性位置传感器和测量探头。

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