先進(jìn)制造技術(shù)、新型結(jié)構(gòu)材料和微電子已經(jīng)使LVDT線性位置傳感器發(fā)生革命性的變化。以前，LVDT線性位置傳感器在使用中受到尺寸和成本的限制，現(xiàn)在卻可提供性價(jià)比高且精確的線性位置測(cè)量，與具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)，滿足廣泛的工業(yè)和航天應(yīng)用的規(guī)格要求。

基本操作原理

多年以來(lái)，LVDT的基本操作原理保持不變。作為一種機(jī)電傳感器，LVDT（參見(jiàn)LVDT的剖面圖，見(jiàn)圖1）由兩個(gè)基本元件組成：一個(gè)靜止線圈組件（由位于兩個(gè)次級(jí)線圈之間的初級(jí)線圈組成），以及一個(gè)可以移動(dòng)的核芯或電樞。LVDT產(chǎn)生與其核心的位移直接成比例的電輸出。交流電載波激勵(lì)被施加到初級(jí)線圈。與初級(jí)線圈間隔對(duì)稱的次級(jí)線圈在外部采用串行的相對(duì)回路連接。非接觸磁性核心的運(yùn)動(dòng)改變每個(gè)次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的互感，確定從初級(jí)線圈到每個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓。

如果核芯位于次級(jí)線圈之間的中心，則每根次級(jí)線圈感應(yīng)的電壓相同，存在180度的異相，因此沒(méi)有凈輸出。如果核心被移離中心，則初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的互感將大于另一線圈的互感，將在串行次級(jí)線圈中出現(xiàn)壓差。對(duì)于該操作范圍之內(nèi)的偏心位移，該電壓主要是位移的一個(gè)線性函數(shù)。通常，該交流電輸出電壓被采用電子回路轉(zhuǎn)換到高電平直流電壓或者使用更方便的電流。

新材料擴(kuò)展了LVDT的應(yīng)用領(lǐng)域

由于采用新型結(jié)構(gòu)材料，因此LVDT線性位置傳感器可以在擴(kuò)展的環(huán)境范圍內(nèi)工作，例如存在極高和極低溫度、輻射暴露以及海底或真空壓力狀態(tài)的環(huán)境。如果使用合適的外殼，LVDT可以在極端惡劣的化學(xué)條件下工作，并在海水和腐蝕性酸以及極高壓力和溫度與伴隨化學(xué)品濫用的狀況下使用多年。結(jié)果是，當(dāng)用于離岸應(yīng)用、井下鉆和發(fā)電等惡劣和深水環(huán)境位置測(cè)量時(shí)，LVDT位置傳感器可取代可靠性更低的其它技術(shù)。

當(dāng)采用不銹鋼和Inconel 718材料設(shè)計(jì)用于耐壓和耐腐蝕應(yīng)用時(shí)，LVDT組件可以提供多年的可靠操作，即使設(shè)備完全暴露于海水。當(dāng)LVDT浸入含氧量高的淺水或溫水中時(shí)，基于鎳的特殊合金Monel 400具有卓越的性能，可抵抗微生物產(chǎn)生的蝕斑和侵蝕。鈦和Hastelloy可以耐壓和耐腐蝕，可在最深達(dá)7500英尺的海水下以及大約3800psi的外部壓力下獲取測(cè)量數(shù)值。

LVDT的精確度和可靠性

采用微電子，可以將信號(hào)調(diào)整和復(fù)雜的處理功能集成于LVDT內(nèi)部，而不要求使用外部處理盒。過(guò)去，采用交流電操作的LVDT線性位置傳感器需要獨(dú)立的信號(hào)調(diào)整裝置輸出位移?，F(xiàn)在，采用直流電操作的LVDT可以提供直接兼容基于電腦的系統(tǒng)的數(shù)字輸出。

采用微處理器增強(qiáng)的線性位置傳感器也更加精確，因?yàn)閭鞲衅鞯奶卣骰颦h(huán)境造成的誤差被修正。雖然標(biāo)準(zhǔn)LVDT線性位置傳感器的線性度為滿刻度輸出的+/-0.25%，但是，采用微處理器增強(qiáng)的LVDT可以將其輸出線性化到滿刻度輸出的+/-0.05%。

由于組合ASIC專用集成電路和微處理器，并采用新型LVDT制造材料和工藝，因此現(xiàn)代產(chǎn)品達(dá)到的性能是十年或二十年之前的LVDT的數(shù)量級(jí)。

更短行程、更小直徑

過(guò)去，LVDT線性位置傳感器的長(zhǎng)度對(duì)于空間有限的應(yīng)用環(huán)境來(lái)說(shuō)顯得過(guò)長(zhǎng)。與其可測(cè)量的行程長(zhǎng)度相比，新型層繞線圈和改進(jìn)的微處理器已經(jīng)大幅降低了線性位置傳感器的主體長(zhǎng)度。線性位置傳感器的行程與長(zhǎng)度比率提高（現(xiàn)在高達(dá)80%），已經(jīng)成為機(jī)床定位、液壓氣缸定位、閥門位置感應(yīng)和自動(dòng)裝配設(shè)備的一種可行的位置測(cè)量設(shè)備。

獨(dú)特的線圈繞線配置還支持緊湊型直徑設(shè)計(jì)，因此使LVDT線性位置傳感器可集成于空間緊密的設(shè)備。由于采用輕巧的低質(zhì)量核心，因此這種線性位置傳感器用于具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求的應(yīng)用或者航天器和衛(wèi)星等應(yīng)用中，也十分理想。

性價(jià)比

過(guò)去，使用LVDT的高成本限制了它的廣泛應(yīng)用。正確操作LVDT所需要的電子器件通常復(fù)雜而昂貴?，F(xiàn)在，由于使用功率強(qiáng)大、成本低的微電子器件和微處理器，LVDT的成本更具有吸引力，性能已經(jīng)大幅提高。

自從60多年前作為一種使用有限的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量設(shè)備引入以來(lái)，LVDT線性位置傳感器現(xiàn)在可以為各種應(yīng)用提供高度可靠的位移反饋，能夠測(cè)量最低百萬(wàn)分之幾英寸到最高±20英寸（±0.5米）的移動(dòng)。