LVDT线性可变差动变压传感器的线性转换功能
一、转换功能
图中显示了典型LVDT的传递函数。x轴是距中心的核心位移。y轴是输出交流电压的幅度。在原点(x=0),理想情况下输出为零。当磁芯在任一方向偏离中心时,输出的振幅随磁芯位移线性增加。请注意,仅测量输出的幅度,是无法确定磁芯是向左位移还是向右位移。需要知道输出的幅度和相位。
二、线性范围
LVDT仅在铁芯位移的有限范围内表现出线性传递函数。这被指定为LVDT的线性范围。为什么设备不再具有超出此范围的线性关系?
可以想象,当磁芯距零位的位移超过一定值时,从初级绕组耦合到磁芯的磁通量会减少。因此,这导致出现在相应次级绕组两端的电压降低。在具有线性传递函数的情况下,磁芯可以从其零位移动的最大距离称为满量程位移。提供范围广泛的LVDT,涵盖低至±100μm至±25 cm的位移范围。能够测量更大范围的LVDT也可用于实验室、工业和潜水环境。
三、线性误差
即使在线性范围内,LVDT输出与磁芯位移的关系图也不是一条完美的直线。输出可能会稍微偏离为最适合输出数据而构造的直线。一种可能导致器件标称线性范围内出现非线性的机制是磁性材料的饱和。即使磁芯处于零位,这也会产生三次谐波分量。可以通过对LVDT输出应用低通滤波器来抑制这种谐波。LVDT输出与预期直线拟合的最大偏差被视为线性误差。线性误差通常表示为全范围输出的+/-百分比。
四、灵敏度
灵敏度或传输比使是能够将输出电压与磁芯位移联系起来。为确定灵敏度,是以推荐的驱动电平(E-100 LVDT为3 V RMS)为初级通电,并通过满量程位移将磁芯从零位移开。现在,是测量两个次级绕组两端的电压以确定总输出电压(V out)。将这些值代入以下等式,是可以找到LVDT灵敏度:
灵敏度通常以每千分之一英寸磁芯位移每伏特激励的毫伏输出(mV/V/mil)来指定。例如,E-100的灵敏度为2.4 mV/V/mil。有了灵敏度,是就可以确定信号调理电路所需的增益。