LVDT培训课件.ppt

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1、 图1-1 LVDT结构示意图和电原理图LVDT工作原理工作原理 全世界第一个LVDT商业化产品于1948年在美国Schaevitz公司诞生,经过60多年的发展,LVDT产品已被全球大多数国家在机械、电力、电子、汽车、航空航天、冶金、煤炭、石油、交通、轻工、纺织、建材、水利等行业的工矿企业、研究所、大学、国防军工等单位广泛用于自动控制和自动测量。 LVDT 位移传感器全称为: Linear Variable Differential Transformer 线性 可变 差动 变压器 LVDT位移传感器的工作原理简单地说是铁芯可动变压器,结构示意图如图1-1所示。LVDT工作原理工作原理 LVD

2、T由一个初级线圈P、两个次级线圈S1和S2、铁芯以及线圈骨架、外壳、等部件组成。当铁芯在线圈中心位置时,次级线圈S1、S2所感应的电压相等,由于输出是反向串接,所以输出电压为零(实际上还有很小的零位电压V0)。如图1-1所示,当铁芯向左移动时,线圈S1和线圈P之间互感量MX增加,次级线圈S1感应电压V1升高,同时线圈S2与线圈P互感量减小,次级线圈S2感应电压V2降低,两线圈电压的代数和V=V1+V2(因为S1和S2是反向串接,V1和V2相位差180,实际值V=V1-V2)随着铁芯向左移动呈线性增加。 当铁芯向右移动时,两线圈电压变化相应与之相反V1+V2的代数和随铁芯向右移动输出VS线性增加

3、,但此时相位与向左移动相差180,图1-1(c)表示次级电压与铁芯距离之间关系,即输出特性。这样就将非电量-位移转变成电压,完成传感器的功能。 这里要特别指出,LVDT和一般变压器有本质上的区别,变压器为强电磁耦合,次级电压在满负载和空载差别非常大。而LVDT为弱电磁耦合,要求负载阻抗很大,次级产生的感应电流很小,由此产生的附加磁场不干扰激励磁场分布,这是与普通变压器完全不同的概念,表现出了LVDT的独特性质。LVDT工作原理工作原理 直流LVDT,更确切地说应该称为位移变送器。它是在位移传感器LVDT基础上,外加电路,不论多大行程,都可以使其输出均为05V,或010V标准电压信号,或420m

4、A标准电流信号的变送器,其方框图如图1-2:图1-2LVDT的特点的特点1.结构简单,工作可靠,寿命长,线性度好,重复性好,性能价格比高,利税 率高。2.精度:最高精度可达0.05%,一般为0.25%、0.5%。3.绝对误差:最高可达0.1m。4.重复性:好,最高可达0.1m。5.灵敏度:高,一般每mm位移输出为数百mv, 最高可达几伏。6.分辨率:高,一般为0.1m,最高可达10-4m。7.测量范围:宽,0.1mm500mm甚至更大。8.工作温度范围:大,一般为-55+150可扩展到+300,传感器或变送 器分为三级: 商业级:0+70 工业级:-40+85 军 级:-55+125 9. 时

5、间常数小,动态特性好,频带宽一般为200HZ(5ms)最高可500HZ (2ms)。 10.毛利率高:50%。LVDT的特点的特点LVDT与光栅,磁栅,同步感应器等高精度测长仪器相比有以下几个优点:1. 动态特性好,可用于高速在线检测,进行自动测量,自动控制。光栅、磁栅等测量速度一般为1.5m/s以内,只能用于静态测量。2. LVDT可在强磁场,大电流,潮湿,粉尘等恶劣环境下使用。3. 可以做成在特殊条件下工作的传感器,如耐高压,高温,耐辐射全密封在水下工作。4. 可靠性非常好,能承受冲击1000g/11ms,振动:频率2000HZ 加速度20g。5. 体积小,价格低,性能价格比高。LVDT分

6、类分类 交流交流LVDT 技术指标技术指标交流LVDT的技术指标:输入电压: 3Vrms (120Vrms)激励频率: 2.5KHz (110KHz)线性度: 0.5%;0.25%;0.2%;0.1%灵敏度: 3 240 mV/V/mm (0.07 6.0 mV/V/0.001”)动态频率: 行程 0 6 mm 6 mm 500 Hz 200Hz (-3dB)行程:0.127mm 508mm 0.005” 20”零位电压: 0.5% FSO负载阻抗: 100K工作温度:-55 150温度系数:零位 0.005%FS/ 满度 0.01%FS/冲击: 1000g 11ms振动: 20g 2kHz

7、从以上技术指标可知,交流LVDT充分体现了LVDT的特点,特别是工作温度为-55C+150C,能承受1000g/11ms冲击,20g 2KHz振动特性是其他任何测量产品所不能比拟的。 交流LVDT的不足之处是不能远传,使用时要配信号调节器。直流直流LVDT 技术指标技术指标直流LVDT是将信号调节器小型化之后,装入LVDT之内。直流LVDT的技术指标:双向输出 单向输出输入电压: 15VDC +8.5+28VDC输入电流: 25mA 10mA输出负载阻抗(最小): 2K输出纹波: 25mVrms 10mVrms输出电压: 010VDC 05VDC输出阻抗: 2 动态频率: 200Hz工作温度:

8、 -25 +85储存温度: -25 +95线性度: 0.25% FS稳定性: 30分钟预热之后为0.10%温度系数: 零位 0.01% FS / 满度 0.6,最高达78%6. 要求比例输出:= 0.50.0047. 承受压力 1015MPa8. 交流单行程输出主要产品有:CW-HKAC12-65、CW-HKAC15-55、CW-HKAC15-25 航空传感器航空传感器小行程小行程LVDT 小行程LVDT如图1-13,CW-HKAC9.5-1.5。图1-13技术指标:行程:1.5mm外形:9.5 x 25.4mm线性度:0.3%工作温度:-55 +150温漂: 0.015% FS / 航空传感

9、器航空传感器高稳定性高一致性高稳定性高一致性LVDT 结构要求如图1-14所示,CW-HKAC12-65,外径公差为 图1-140.010.0213电气技术指标如下:行程:65 mm灵敏度一致性: =0.50.008工作温度:-55 +160温漂: 0.015% FS /交叉干扰:18MVABABVVV +V 航空传感器航空传感器不对称输出不对称输出LVDT 外形图见图1-15,CW-HKAC15-55。 图1-15 主要技术指标: 激励电压和频率:30.03 Vrms,1800Hz18Hz 行程:-44mm +66mm 机械行程:-46mm +68mm 输出电压:1 Vrms01.5 Vrm

10、s 1% 工作温度:-55 +150 温漂: 0.015% FS / 航空传感器航空传感器高压高压LVDT 外形图见图1-16所示,CW-HKAC13-25。 图1-16主要技术指标: 激励电压和频率:3Vrms 3000Hz 行程:25mm 输出电压:01.5 Vrms 1% 零点电压:20mVrms 线性度:0.8%工作温度:-55 +160温漂:0.01% FS /输入阻抗:300 OHMS输出阻抗:2K OHMS绝缘电阻:10 M承受压力:10MPa 航空传感器航空传感器大行程高稳定性大行程高稳定性LVDT 外形图见图1-17,CW-HKAC20-384,行程与体长之比为78%。图1-

11、17 特种特种LVDT 高温高温LVDT 主要技术指标: 输入电压和频率:3Vrms 2.5KHz 行程:25mm 线性度:0.25% 灵敏度:18mV/V/mm 工作温度:-50 +300 输入阻抗:600 OHMS 20% 骨架用12.7x 1.6 x 164mm陶瓷 管,绝缘垫片是可承受800的 HP6M-3无机胶白云母垫片。高精度高稳定性防幅射高精度高稳定性防幅射LVDT 主要技术指标: 激励频率:2.5KHz 激励电压:3Vrms (5 Vrms Max) 行程:40mm 机械行程:50mm 线性度:0.1%FS 灵敏度:15mV/V/mm 工作温度:0 155 温漂:0.01%/

12、(+10+70) 抗辐射:50 M Gray 外形图见图1-18图1-18 特种特种LVDT 高精度高稳定性防幅射LVDT的应用,欧洲大型强子对撞机工作原理示意图如下。图1-19 特种特种LVDT 欧洲大型强子对撞机客户测试报告 特种特种LVDT 大型强子对撞机简介: 大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器,旨在探究宇宙起源,它建在法国与瑞士边境下一条16.7英里(约合27公里)长的环形隧道内,如图1-20,由欧洲核子研究中心负责管理。 大型强子对撞机共有4台探测器构成,它们分别安装在环形隧道的4个地下巨洞内,分布在大型强子对撞周围。其中,ALICE探测器高16米、重约1万吨,如图1

13、-21。 大型强子对撞机创造了一个迷你版本的“宇宙大爆炸”,如图1-22,而宇宙正是诞生于大约140亿年前的大爆炸。报道称,实验的成功将开启粒子物理学研究的新世纪。 据报道,迷你版“宇宙大爆炸”是通过令铅离子高速撞击产生的,撞击产生的温度是太阳核心温度的100万倍,重现了大爆炸后宇宙的瞬间状况。 特种特种LVDT 图1-20 大型强子对撞机环形隧道图1-21 大型强子对撞机结构图 图1-22 迷你“宇宙大爆炸”效果图 特种特种LVDT 超高温或超低温防幅射超高温或超低温防幅射LVDT 工作温度从-195550可以抵抗高达1011rads或109gray的辐射,实物照片见图1-23。图1-23主

14、要技术指标: 输入电压: 3 Vrms(标称) 频率范围: 400Hz至5KHz工作温度: -320F至+1022F (- 195至550)温度允限: -450F至+1200F (-270至650)零点电压: 0.5% 满量程输出耐受冲击: 10g (11毫秒)振动允限: 10g (2KHz)线圈材料: 陶瓷外壳材料: AISI 304系列不锈钢导线: 28 AWG 固态镍,MgO绝缘,标准全长72英寸(180厘米);直径3/16英寸(4.75毫米),最小弯道半径1/2英寸(12.5毫米)的不锈钢护套。双余度双余度LVDT 外形如图1-24,每个外壳中装两个相同的LVDT。图1-24 特种特种

15、LVDT 主要技术指标: 输入电压和频率:7Vrms 3KHz1% 行 程:0 1.5inch 输出电压:0.73.5 Vrms 0.1 不同行程 0 50% 100% Vrms 0.70.1 2.10.1 3.50.1 工作温度:-40 +121 负载阻抗:10K OHMS 相 位: 10高灵敏度高分辨率高灵敏度高分辨率LVDT 外形见图1-25。图1-25 特种特种LVDT 技术指标: 激励电压和频率:7.00.07 Vrms 180018Hz 行程: 0.5mm 零点电压: 8m Vrms 线性度: 0.3%FS 温度漂移: 0.015%FS/ 重复性: 0.15% 绝缘电阻: 10M

16、OHMS 工作温度: -55 +150实测0.5mm输出为1.07 Vrms,灵敏度高达305.7mv/v/mm,分辨率为0.1m, 51/2 数字电压表 行程0.1m 可显示000.214mv。 超小型超小型LVDT 外形图见图1-26,外形尺寸4.77x19,行程1.25mm,实物照片见 图1-27所示。微型LVDT的特点:它特别适用于对微型组件进行多点测 量。铁芯重量基本上可以忽略不计。生产时需要采用极其复杂的装配工 艺。线圈用细如毛发的金属丝绕成。导线焊接和一些精密的装配活由技术 娴熟的专业人员借助双目显微镜进行。外壳可屏蔽电磁。图1-26 特种特种LVDT 技术指标: 输入电压:1 Vrms(最大) 频率范围:2.5kHz 至 20kHz 工作温度:-65F至300F (-25C至85C) 零点电压: 1.0%FS 耐受冲击:1000g/11ms 振动允限:20g/2kHz 线圈材料:层状玻璃纤维环氧树脂 外壳材料:ASI 400系列磁性不锈钢 导线: 36 AWG 多芯铜,聚四氟乙烯绝缘 图1-27 国内外国内外LVDT产品性能比较产品性能比较 型号项目美国MEAS1HR0

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