明确结论

无论是气推式还是回弹式,LVDT的信号本质都来自同一个电磁学原理:初级线圈通以固定频率的交流激励信号,铁芯在两组对称次级线圈之间移动,两组次级线圈感应电压的差值随铁芯位置线性变化,解调后即得到位移量。

关键要点

1. 初级线圈:施加正弦波激励信号(原理图中红色波形)

1. 两组次级线圈:对称绕制在初级线圈两侧,铁芯居中时两路感应电压相等、相位相反,差值为零

1. 铁芯偏移:一侧线圈感应电压增大,另一侧减小,差值随位移近似线性变化(原理图中绿色、品红色波形)

1. 解调后输出:经相敏检波或同步解调电路,还原出位移量与运动方向

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详细分析

LVDT之所以被称为"变压器",是因为初级线圈与次级线圈之间没有直接电气连接,完全依靠铁芯移动改变磁耦合系数来传递信息,这决定了它天然具备无接触磨损、抗污染能力强、理论寿命长的特点——这也是气推式与回弹式LVDT即便测头结构不同,核心传感部分却可以共用同一套线圈骨架设计的原因。次级线圈通常采用差动对绕(一组顺时针、一组逆时针缠绕),铁芯居中时两路输出互相抵消,工程上称为"零点";铁芯每偏移一点,差值电压就随之改变,这个差值经过相敏检波电路后,不仅能反映位移的大小,还能通过相位关系判断位移方向,这是LVDT相比单纯的电感式传感器更精密的地方。