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京海泉传感器

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原理及应用

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    1、传感器工作原理

    差动变压器式位移传感器(lvdt )为电磁感应原理。采用环氧玻璃布或不锈钢等材料作为线圈骨架用不同线径的漆包线在骨架上绕制一组初级线圈两组次级线圈。与传统的电力变压器不同lvdt是一种开磁路弱磁路合的测量元件。其工作方式依赖于在线圈骨架内磁芯的移动当初级线圈供给一定频率的交变激励电压时,铁芯在线圈内移动就改变了空间的磁场分布从而改变了初、次级线圈之间的互感量次级线圈就产生感应电动势随着铁心的位置不同互感量也不同次级产生的感应电动势也不同这样就将铁芯的位移量(实际的铁芯是通过测杆与被测物保持相接触也就是被测物体的位移量)变成了电压信号输出由于两个次级线圈电压极性相反所以传感器的输出是两个次级线圈电压之差其电压差值与位移量成线性关系(参见图二)

    工作原理图.jpg

              图二lvdt工作原理图

     当铁芯处在线圈正中间位置时两个次级线圈感应电压相等但相位相反其电压差值为零。当铁芯往右移动时右边的次级线圈感应的电压大于左边的两线圈输出的电压差值大小随铁芯位移而成线性变化(第一象限的实线段部分)这是lvdt有效测量范围(一半)。当铁芯继续往右移动时两次级线圈输出电压的差值不与铁芯位移成线性关系此为缓冲、非测量区(虚线段)。反之当铁芯自线圈中间位置向左边移动亦然。零点两边的实线段一般是对称的测量范围只不过两者都是交流信号而相位差180 。实际的:vdt线圈通常是与壳体紧固为一体,铁芯与测杆紧固为一体,当两体之间发生相对位移时,就有信号电压输出 。

    使用时一般是把传感器的壳体夹持固定,在测量的参考物(认为与被测物相对静止)上而把测杆顶在被测点上(lvdt内置弹簧)或紧固在被测点上(通过测杆端部带细纹)。


    线圈工作原理图.jpg
               图一lvdt工作原理图

    2.概述特点

    位移测量装置一般由差和变压器(lvdt)和配套的变送器(电路)及信号接收设备三部分组成,其中lvdt和变运器把被测直线位移变换成电信号的传感器。可直接用于测量物体间的相对变位;物体的长度变化及零部件几何尺寸的监测;测量各种模型试件岩体混凝土金属或非金属材料构件在力的作用下或温度变化时所产生的变形(位移)及测量各种材料随时间推移而产生的变形(蠕变)在电液伺服系统中作位移检测……等。它不但可测静态位移也可测量动态位移。位移计可输出标准电压电流或频率信号便于实现有线遥测自动控制数字化仪表显示用x 丫函数记录、易与微机接口进行数据采集处理和控制等一系列特点能满足现代科研工农业生产和国防建设中对位移量的精密测量和自动控制的需要ga、ma、sma三个系列产品为交流传感器,传感器和配套的电路分体,它们之间通过电缆连接,给成一个测量系统。da系列为直流lvdt传感器,是机电一体化产品,引出一根电缆线,外供直流工作电源和位移输出信号,由此进入和输出。

    本公司产品具有以下主要特点:
    使用寿命长
    由于铁芯和线圈内壁存在间隙铁芯在被测物牵引(测杆)运动的时候与线圈不接触无摩擦损耗同时采用优良的生产工艺把骨架和所绕漆包线两者固化为一整体不会产生断线开裂等故障加上其它的优化设计因此传感器的使用寿命理论上可以是无限的据国外某机构测试此类传感器的m 下日f (平均无故障时间)可达到300000 小时在实际的正常使用中可达数十年其最终故障往往是人为造成或变送器电路元器件的寿命决定的

    低噪声
    在位移输出信号为士100000v 时其纹波干扰噪声仅o.2-mvp-p 一5mvp-p。或0.03-0.1mvrms

    低的温度飘移

    通用型产品的温漂系数在士0.001 %/℃一士0.01 %/℃.fs。

    始动飘移小

    当接通电源(开机)时位移读数很快就能基本稳定下来无需长时间的预热时间漂移小

    多样的环境适应性

    lvdt是少数几种可以应用在多种恶劣环境下的传感器通过特殊方式进行密封处理的传感器可以防潮防盐雾可以放置于承压的液体中气体密闭容器中甚至于某些腐蚀胜环境中对核辐射电磁辐射干扰不敏感能抗振动具有较宽的工作温度范围-25 ℃ ~85 ℃ 和满足国军标的-55 ℃ ~125 ℃ 工作温度。机电分体的传感器单独使用可以在200℃以下工作

    无零点残余电压

    由于采用了先进的检测电路,避免了零点残余电压的存在。

    重复性好

    本公司小量程的lvdt重复精度为零点几微米

    响应速度快
    基于非接触测量的实现对于某些快速运动物体的冲击振动测量此类传感器可以提供很宽的频率响应。目前我公司部分产品已实现幅频特性o~1000 hz ( -3db )并且具有良好的相频特性很适合于闭环回路中使用已应用于数控机床仿形机床和爆破测量等

    很宽的测量范围

    0.1mm 一800mm 均能实现较高的线胜精度。

    带载能力强

    一台测量仪器可同时带,1~30 支lvdt工作。

    高线性度
    通过不断研发新的线圈绕制方法lvdt的线性度有了显著的提高我公司在士10omm ( 0 ~200mm 量程)之内的各种规格产品基本上均有线性度小于0.05 %部分产品的线性度可优于0.02 %达到国内外同类产品的一流水平。

    低故障
    这是指在非正常使用下,由于人为的疏忽或误操作而设计的多种措施,以避免传感器受损。

    高分辨率
    由电磁感应原理所决定的任何微小的铁芯运动均会改变所在磁场内次级线圈的感生电动势使得lvdt理论上具有无限的分辨力。随着设计工艺和电子元器件性能的不断提高,我公司已将微位移传感器的分辨力从微米级提高到10 纳米级例如量程为,1mm 的lvdt其分辨力可以达到o.1μm 、005 、002 、001 微米。其他量程的传感器分辨力也可达到满量程读数的0.002 %一0.001 % f.s

    功耗低
    供电电流<10ma输入、输出的多样性

    可以输入单或双电源,其电压值自5v ~24v 或士5v~士15v ;输出信号电压自20mv~10v 或士20mv~士10v; 输出信号电流4 ~2oma 或o ~10ma .并且具有良好的恒流特性。输出信号频率o ~10000 hz (ttl 电平)

    ga系列

    ga 系列产品均为lvdt与变送器电路分开的产品。通过屏蔽电缆与变送器电路相连,传感器壳体的长度可以缩短,单支传感器测量可直接将变送器电路裸板妥装于二次仪表内,也可选配公司提供的变送器盒独立妥装。对多点测量,配我公司的5cb-10c 型精密数字位移计内带振幅和频率均很稳定,且输出功率强大的激励信号源。位和*稳定的位移信号检测电路。

    特点:坚固耐用;可靠性高

    应用:

    安装空间有要求的场合

    便于多测点同时测量

    检测仪器

    工件定位

    冶金化工行业

    普通温湿度环境
    电气性能参数:
    以下测试结果环境为:温度:20 ℃ 士2℃ ,湿度60%士10%,电源噪声:<10mv

    环境参数:境参数:
    工作温度.. . . . . . . .-25 ℃ ~85 ℃ 储存温度.. . . . . . . .-55 ℃ ~150 ℃ 环境湿度.. .… … <80 % 抗振动.. . . .… … <2g / 1khz

    耐冲击. . 1000g / 10ms 防护等级.. .… … ip65   激励电压频率  …………2khz~5khz

    选购说明:依上表选定型号后请根据自有设备选定以下参数
    工作电源:士9v ;士12v ; 士15v; 5v ; 12v ; 24v
    输出信号:士1v ;士2v ;士5v ;士10v ; 0 ~5v ; 0~10v ; 1 ~5v ; 4 ~20ma ; 0~10ma;0~1000hz 电缆线长度:2 米标配可加长
    是否回弹式:1 00mm 以下可选,100mm 以上均为非回弹式

    da系列

    da 系列产品均为将差动变压器(lvdt )与变送器电路统一封装在一个金属壳体里的机电一体化产品。其高导磁性不锈钢外壳有效的使lvdt内部形成封闭的电磁场对外界各种电磁干扰形成电*屏蔽。。变送器电路多样化的输出可以保证后端电缆线长距离传输后信号的稳定性和准确性。使用时只需通过屏蔽电缆提供直流工作电源就能获得模拟量输出,可直接接各类数显或数采设备。

    特点:
    .抗干扰能力强
    .可远距离传输
    .安装使用简便
    .可长期连续工作
    应用:
    .适合于工矿环境
    .流水线在线测量
    .通用试验室环境
    .普通温湿度
    电气性能参数:以下测试结果环境为温度20 ℃ 士2℃;60%=10%,电源噪声<1omv

    环境参数:
    工作温度.. . . . . . . .-25 ℃~85 ℃ 储存温度.. . . . . . . .-55 ℃ ~150 ℃ 环境湿度.. .… … <80 % 抗振动.. . . .… … <2g /1khz 耐冲击.. . . .… … 1o00g / 1oms 防护等级.. .… … ip65 功耗<10ma

    电气性能参数:

    温度:20 ℃ 士2℃ ,湿度:80 %士10 %;

     

    选购说明:依上表选定型号后请根据自有设备选定以下参数
    工作电源:士9v ;士12v ; 士15v   5v ; 12v ; 24v
    输出信号:士1v; 士2v;士5v ;士10v ; 0 ~5v ; 0~10v ; 1 ~5v ; 4 ~20ma ; 0~10ma, 电缆线长度:2 米标配可加长
    是否回弹式:1 00mm 以下可选,100mm 以上均为非回弹式

    是否有特殊要求

    ma系列

    ma系列产品均为与变送器电路分开的产品。使用很细微的漆包线绕制而成。传感器壳体部分外径只有8mm,有效的缩减了径向安装空间,能过屏蔽电缆与变送器电路相连,可直接将变送器电路裸板安装于二次仪表内,也可选配变送器盒独立安装。

    特点:

    体积小重量轻;

    可以轴向或侧向出线

    温漂小

    应用:

    安装空间陕小的场合;

    便于多测点同时测量;

    普通温湿环境;

    环境参数:

    环境参数:
    工作温度.. . . . . . . .-25 ℃~100 ℃ 储存温度.. . . . . . . .-55 ℃ ~150 ℃ 环境湿度.. .… … <85 % 抗振动.. . . .… … <2g /1khz 耐冲击.. . . .… … 1o00g / 1oms 防护等级.. .… … ip65   激励电压频率:.. . . . . . . .2khz~5khz    激励电压:.. . . . . . . .1v

    电气性能参数:

    温度:20 ℃ 士2℃ ,湿度:60 %=10 %;

    选购说明:依上表选定型号后请根据自有设备选定以下参数
    工作电源:士9v ;士12v ; 士15v ; 5v ; 12v ; 24v
    输出信号:士1v ; 士2v ;士5v ;士10v ; 0 ~5v ; 0~10v ; 1 ~5v ; 4 ~20ma ; 0~10ma, 电缆线长度:2 米标配可加长
    是否回弹式:1 00mm 以下可选,100mm 以上均为非回弹式

    sma系列

    sma 系列产品均为lvdt与变送器电路分开的产品。使用极细微的漆包线绕制而成传感器壳体部分外径只有4 .7mm ,铁芯重量基本可以忽略不计。为目前国内最细小的lvdt。末端引出线与变送器电路相连,可直接将变送器电路裸板安装于二次仪表内,也可选配变送器盒独立安装。

    特点:

    微小轻便

    机械强度较低

    应用:
    安装空间狭小的场合

    便于对微型试件多点同时测量j 普通温湿度环境

    环境参数:
    工作温度.. . . . . . . .-25 ℃~85℃ 储存温度.. . . . . . . .-55 ℃ ~150 ℃ 环境湿度.. .… … <80 % 抗振动.. . . .… … <0.1g /1khz 耐冲击.. . . .… … 1o00g / 1oms  激励频率:.. . . . . . . .2khz~5khz    激励电压:.. . . . . . . .1v

    电气性能参数:

    以下测试结果环境为温度:20 ℃ 士2℃ ,湿度:60 %=10 %;

    注:以上参数为sma 型lvdt与配套的变送器综合测量的参数

      

    选购说明:依上表选定型号后请根据自有设备选定以下参数
    工作电源:士9v ;士12v ; 士15v ;   5v ; 12v ; 24v
    输出信号:士1v ; 士2v ;士5v ;士10v ; 0 ~5v ; 0~10v ; 1~5v ; 4~20ma ; 0~10ma;0~10000hz(ttl电平) 出线线长度:2 米标配可加长
    是否回弹式