自60多年前商業(yè)化推出以來，LVDT線性位置傳感器已從最初用作實(shí)驗(yàn)室工具發(fā)展成為工業(yè)，軍事，航空航天，海底，井下鉆探，核能的關(guān)鍵和可靠線性位移測量的首選技術(shù)。電源和過程控制應(yīng)用。

通過基于微控制器的電子設(shè)備和創(chuàng)新的建筑材料和技術(shù)，現(xiàn)代LVDT技術(shù)在價格，性能和耐用性方面與其他位移傳感技術(shù)相比具有競爭力。

什么是LVDT？
線性可變差動變壓器（LVDT）是一種機(jī)電傳感器，它將物體的直線運(yùn)動 - 機(jī)械耦合 - 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。LVDT線性位置傳感器具有多種測量范圍，可測量小至百萬分之幾英寸至±20英寸的運(yùn)動。

在操作中，LVDT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括以一對相同纏繞的次級繞組為中心的初級繞組，所述次級繞組圍繞初級繞組對稱地間隔開。線圈纏繞在一體式中空形式的熱穩(wěn)定玻璃增強(qiáng)聚合物上，封裝在濕氣中，包裹在高磁導(dǎo)率磁屏蔽中，然后固定在圓柱形不銹鋼外殼中。該線圈組件通常是位置傳感器的固定元件。它由AC信號驅(qū)動，稱為初級激勵，通常在0.4-5kHz之間。當(dāng)磁芯移動時，次級線圈將通過磁感應(yīng)拾取信號（圖1）。LVDT的電輸出信號是兩個次級繞組之間的差分交流電壓，它隨著LVDT線圈內(nèi)磁芯的軸向位置而變化。通常，該AC輸出電壓通過合適的電子電路轉(zhuǎn)換為更方便使用的高電平DC電壓或電流。

直到最近，使用LVDT線性位置傳感器的總成本仍然禁止廣泛的工業(yè)用途。具體地，正確操作LVDT所需的電子器件是復(fù)雜且昂貴的。高密度微電子技術(shù)現(xiàn)在可以將信號調(diào)理和處理功能集成到LVDT外殼中，而不需要外部盒子。可以校正由LVDT特性或環(huán)境引起的誤差，使得單元比未校正的LVDT更精確。LVDT現(xiàn)在可以生成與基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化總線直接兼容的數(shù)字輸出。

新的建筑技術(shù)和材料還使LVDT能夠在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，包括極端高溫和低溫，輻射暴露以及海底或真空壓力條件下的環(huán)境。如今，LVDT線性位置傳感器可以在水下，地面甚至空中找到，為不同環(huán)境中的應(yīng)用提供增量反饋。

適用于液壓應(yīng)用的正確行程
LVDT通過監(jiān)控執(zhí)行器和氣缸的性能精度來提高液壓應(yīng)用中的位置反饋，從而提高運(yùn)行效率。在大多數(shù)液壓應(yīng)用中，汽缸的作用是在越野車輛上移動某物，例如閥門，飛機(jī)尾舵或吊桿或鏟子。在這些應(yīng)用中，控制系統(tǒng)需要一個反饋裝置，告訴它氣缸或執(zhí)行器移動了多遠(yuǎn)。例如，如果飛行員想要轉(zhuǎn)動飛機(jī)，他會移動操縱桿。飛機(jī)的控制系統(tǒng)檢測到他已移動操縱桿并向尾舵執(zhí)行器發(fā)送信號以移動尾舵。如果系統(tǒng)無法知道執(zhí)行器移動了多遠(yuǎn)，則飛機(jī)可能轉(zhuǎn)得太多或不夠。

另一個例子是機(jī)器人手臂拿起一塊玻璃。如果控制系統(tǒng)不知道何時停止臂，則基于來自LVDT的位置反饋，液壓缸可以將臂直接驅(qū)動通過玻璃板。

盡管線性位置傳感器曾被認(rèn)為對于液壓應(yīng)用而言太長，但是新的纏繞技術(shù)（例如計(jì)算機(jī)化的層纏繞）與其可測量的行程長度相比大大減小了線性位置傳感器主體的長度。有利的行程長度比意味著傳感器現(xiàn)在可以安裝在氣缸內(nèi)部，而在過去傳感器主體長度將太長。在LVDT無法安裝在氣缸內(nèi)部的其他應(yīng)用中，其長度減小使得傳感器更容易安裝在氣缸側(cè)面。許多這些氣缸和執(zhí)行器很小并且運(yùn)動很短; 磁致伸縮傳感器曾經(jīng)是短行程執(zhí)行器和長度<6英寸的圓柱體的首選解決方案，LVDT現(xiàn)在可以比磁致伸縮傳感器短得多，

蒸汽控制閥的位置測量。由于其非凡的可靠性和承受高環(huán)境溫度的能力，LVDT線性位置傳感器被用于發(fā)電廠的修復(fù)，以更好地監(jiān)控蒸汽控制閥的位置，從而提高效率并降低運(yùn)營成本。

典型的兩級蒸汽輪機(jī)具有調(diào)節(jié)閥，節(jié)流閥，攔截閥和再熱截止閥。這些閥門中的每一個都有兩個或三個LVDT，冗余地安裝在閥門的外部，LVDT的連桿直接或間接連接到閥門的門上。

工廠操作員必須始終知道調(diào)速器和節(jié)流閥的位置以及再熱停止和攔截閥的啟動和關(guān)閉位置。通常，這些閥門完全打開或完全關(guān)閉，具體取決于渦輪機(jī)的啟動/停止?fàn)顟B(tài)。作為調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥和節(jié)流閥可以打開25％或40％，具體取決于發(fā)電要求。

通常，工廠對閥門位置具有非常精確的控制方案，以提高運(yùn)行效率并節(jié)省燃料。由于錯誤的閥門設(shè)置，工廠操作員操作不當(dāng)和效率低下的成本可能高達(dá)每年數(shù)百萬美元。

LVDT反饋被發(fā)送到渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，以便它知道閥門打開或關(guān)閉的距離。LVDT非常精確，操作員可以依靠它們來確定15英寸行程閥是否真正關(guān)閉，在千分之一英寸范圍內(nèi)。LVDT與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)化渦輪控制系統(tǒng)的結(jié)合使電力公司每年節(jié)省數(shù)百萬美元。

石油開采。LVDT用于石油工業(yè)，用于井下鉆探設(shè)備的位置反饋控制，例如測量鉆孔內(nèi)徑的鉆孔范圍。LVDT用于鉆孔切割器，以確保在切割時獲得近乎完美的孔，這種質(zhì)量稱為鉆孔橢圓度。LVDT可在高達(dá)200°C的溫度和高達(dá)20,000 psi的壓力下提供切割鉗的連續(xù)位置信息。

這些應(yīng)用的LVDT是定制的，可承受高溫和高壓。在不導(dǎo)電的化學(xué)良性介質(zhì)中，在高達(dá)400°F的連續(xù)溫度下，單位的額定壓力為20,000 psi。通過使用特殊的高熔點(diǎn)焊料等特殊結(jié)構(gòu)材料實(shí)現(xiàn)高溫額定值。

LVDT線圈組件和可分離芯可以承受極高的壓力，因?yàn)榫€圈組件的機(jī)械結(jié)構(gòu)被排氣（壓力平衡）到非導(dǎo)電介質(zhì)的壓力。線圈組件可以承受高壓，高溫，沖擊和振動的組合。

由于其優(yōu)異的性能和較低的擁有成本，LVDT用于深海石油鉆井應(yīng)用，其中浸沒式LVDT的預(yù)計(jì)MTBF（平均故障間隔時間）超過100萬小時。例如，在一個海上鉆井應(yīng)用中，基于LVDT的線性位置傳感器連接到海上平臺的管道和管道（包括生產(chǎn)立管，懸鏈線立管，鋼筋束和平臺支腿和支架），以監(jiān)測結(jié)構(gòu)運(yùn)動。當(dāng)管道或管道發(fā)生應(yīng)變時，LVDT會通過2線，環(huán)路供電的4-20mA I / O報(bào)告位置變化，從而可以采取措施來對抗運(yùn)動。對于這些結(jié)構(gòu)上的巨大載荷，測量的總運(yùn)動通常<2 mm。

LVDT的不斷擴(kuò)展的實(shí)用性
在日常生活中，LVDT可以在ATM機(jī)中找到，確保正確分配金錢; 用于軍用和商用飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng); 以及計(jì)量實(shí)驗(yàn)室; 鋼，鋁和造紙廠控制厚度; 工業(yè)生產(chǎn)線，以確保適當(dāng)尺寸的產(chǎn)品; 衛(wèi)星執(zhí)行器鏡頭在外太空; 在油井節(jié)流閥的海底。自最早應(yīng)用具有電輸出的傳感器以來的六十多年中，LVDT解決了無數(shù)的位置測量問題。在未來幾年，它將解決更多。