随着工业流程变得自动化，无线和云连接，传感器成为提供远程监视和控制所需资产反馈的基础。传感器的准确性和可靠性通过确保最佳结果和持续性能对过程控制系统至关重要。尽管市场上可以使用不同的传感器技术来执行相同的测量，但是它们的工作原理不同。结果，某些应用程序在某些应用程序中的性能要好于其他应用程序。

在位置测量中，线性可变差动变压器（LVDT）经过了时间的考验，成为工业自动化过程甚至下一代物联网应用中理想的传感器技术。LVDT对微小的位置变化敏感，可提供有关产品运动的高度准确的反馈，这对于当今许多自动化流程的最佳性能至关重要。

 什么是LVDT？

线性可变差动变压器是位移传感器，可将被测物体的线性位置或运动转换为成比例的电输出。该电压可缩放以用于本地读数或支持更自动化过程控制的可编程逻辑控制器（PLC）。

这些位移传感器足够灵敏，可以测量小至百万分之一英寸的运动，总测量范围可达±10英寸（±02.54毫米），在某些情况下甚至更大。根据结构，操作温度的范围从低- 238°F（- 150℃）至高达1000°F（537℃）。它们的准确性，可靠性和长期性能使LVDT在其他线性位置技术中脱颖而出。

 LVDT施工

在构造中，LVDT具有两个基本组件：

1.固定壳体包含单个初级绕组和两个次级绕组S1和S2。

2.由铁磁材料制成的可移动芯，并与测量对象机械连接。

在运行中，外壳中心的单个初级线圈通过交流信号通电。通过铁芯磁耦合，在串联连接的反向电路中的两个对称次级绕组中的每一个中感应出电压。有效电压和LVDT输出是每个次级之间的差。

当磁芯远离LVDT的中心（称为零点）移动时，来自初级线圈的信号耦合到一个次级线圈的信号要多于另一个次级线圈。在图1中，随着磁芯在S1上移动，S1的电压输出增加。随着内核移过S2，S2的输出增加。当（S1 -  S2）和（S2  -  S1）的值 分别向S1和S2移动时，它成为核心位置的线性函数。

1.随着LVDT铁芯的移动，它与次级绕组啮合，并从相反的绕组上脱离。S1和S2之间的差给出与芯位置成比例的电信号。

 交流与直流操作版本

LVDT作为电感式变压器，需要在初级线圈两端施加交流激励电压，并在次级线圈两端产生交流输出。 支持电子设备和信号调节器对低幅度交流输出进行解调，并产生直流电压，电流或数字输出，供大多数工业仪表和控制系统使用。在现代LVDT中，激励信号要求约为3 Vrms，频率范围为1 kHz至10 kHz。正如先前提到的，没有任何内部电子器件，AC操作的LVDT可以从低至处理极端温度- 238°F（- 150℃）至高达1000°F（537℃）。交流电LVDT也以较小的尺寸包装，以适合难以触及的安装。

直流操作的LVDT集成了电子设备，因此信号调节器就内置在其中，以方便，快速地安装。这些LVDT提供与核心位置直接对应的直流输出，这些核心位置直接与基于计算机的系统兼容。结果，LVDT的DC版本更广泛地用于各种质量控制，检查设备和工业计量应用中。

 LVDT属性

无摩擦运行，无限分辨率和无限机械寿命等属性使LVDT成为工业自动化制造中的首选位置传感器，尤其是作为控制或安全系统的一部分，要求对产品参数进行高度准确的反馈以确保正常运行。

 无摩擦运行

外壳和铁心之间没有物理接触，因此在运行过程中没有摩擦源（图2）。因此，LVDT传感器无摩擦部件，无磨损，无静摩擦误差且无阻力。

2.由于低质量LVDT磁芯可以在LVDT的壳体内自由浮动，因此磁芯与壳体之间不存在摩擦，该摩擦会磨损传感元件或在固定表面上引起静摩擦误差或阻力，从而阻碍运动一个正在试图感知。例如，摩擦力过大的小浮子将无法正确跟踪液位，或者可能会延迟响应。对于非常小的致动器，由于不必要的摩擦而可能不会产生移动物体和型芯的必要力时，情况也是如此。

 无限的机械寿命

LVDT无运动部件且无摩擦运行，可提供近乎无限的机械寿命。一旦安装，此位移传感器将在数十百万次循环中提供数十年的可靠运行，而无需更换。当LVDT安装在无法访问或无人值守的位置（例如核电站，嵌入用于应变监测的结构中或安装在海底阻流阀中，而这些阀门需要连续运行数千小时）时，此功能特别有用，因为更换硬件既昂贵又麻烦，通常会导致操作的停机时间延长。

 在敌对环境中使用

添加非磁性屏障以将LVDT线圈与其铁心分开，使其能够在高度腐蚀，高压和严酷的高压环境中运行。在这种配置中，LVDT磁芯仅暴露于介质，而外壳和线圈由玻璃，金属或其他非磁性材料的套管或管结构隔开。此功能在水位系统，泵和阀门（尤其是水下）中特别有用。

 重复性

许多工业过程都需要高精度，高一致性的产品放置。LVDT不受漂移，磨损，振动或异物侵入的影响，与其他传感器技术不同（图3），LVDT在其范围内的任何一点都具有出色的可重复性，可在任何给定位置提供极为一致的输出。对于需要长期测量极小的运动的结构监控和产品厚度测量等应用，可靠性至关重要。

3.虽然漂移会导致一些位置传感器随时间变化输出，并且线性电位器的噪声会因磨损和杂物进入而增加，但LVDT仍然无法透过两者，以在整个使用寿命中提供一致，可重复的输出。

 解析度

LVDT仅受其相关电子设备的限制，可以检测到亚微米级的极小位置变化。即使在运动最微小的情况下，它们的无限分辨率对于测量尺寸质量，TIR测量和热膨胀等参数也很重要。

 空重复性

无论环境如何变化，输出都最接近零的零点或LVDT电气范围的中心都非常可重复。在温度变化和测量范围内，LVDT零点永远不会因温度变化而漂移，并始终作为基础校准的一致点。

LVDT也可以由不同的材料制成，以提供对辐射，高温，盐度和海底条件的抵抗力。所有这些因素都有助于LVDT在极端条件下（其他传感器可能会失效）的应用中提供高度准确和可靠的位置测量。

LVDT等传感器是智能工厂和智能自动化建设中的关键工具。随着行业转向物联网，更多的系统将依靠传感器来提供数据，以远程监视和控制不同的资产。由于其使用寿命长且可靠性高，LVDT允许用户远距离监视位置。现在可以使用LVDT的反馈，从控制室甚至智能设备控制以前依赖于人类存在的过程（有时在高风险区域中），因此操作人员不会受到任何不必要的危害。