LVDT位移傳感器存在許多安裝選項。如果需要,線圈組件可以連接到被測量,而推桿連接到固定點(diǎn)??梢圆捎酶鞣N機(jī)械聯(lián)動裝置,以便核心運(yùn)動可能大于或小于被測量的運(yùn)動。
LVDT裝置更適合拉伸測試測量
在對材料進(jìn)行拉伸測試以確定其彈性模量時,有必要準(zhǔn)確了解施加的載荷以及材料在該載荷下拉伸的距離。傳統(tǒng)上,這些參數(shù)分別使用稱重傳感器和LVDT位移傳感器準(zhǔn)確測量。在后一種情況下,帶有位移傳感器的引伸計直接連接到被測樣品。
這種方法有兩個明顯的缺點(diǎn):
必須為每個樣品設(shè)置引伸計,并傾向于限制對它的訪問。
如果樣品被測試到斷裂點(diǎn),突然的沖擊會損壞換能器。
這些缺點(diǎn)可以通過使用具有LVDT測量傳感器移動與精密加工的楔形傳輸機(jī)構(gòu)接觸的鉆機(jī)來避免。
使用這種替代方法,測量線性傳感器固定在樣品固定夾上,樣品固定夾隨著材料的拉伸而移動。當(dāng)測量換能器傳感頭沿楔形斜面向上移動時,垂直運(yùn)動被轉(zhuǎn)換為換能器芯的成比例的水平運(yùn)動。來自換能器的線性電壓輸出信號被饋送到數(shù)字電壓表或類似的測量設(shè)備,可以參考傾斜表面的角度進(jìn)行校準(zhǔn),以直接和精確地測量材料在負(fù)載下的伸長率。
由于測量傳感器的精密球尖沿斜面的光滑加工表面自由移動,并且由于傳感器軸在精密軸承中運(yùn)行,因此不會發(fā)生傳感器軸的側(cè)向應(yīng)力。通過使用相對于行進(jìn)方向的非常小的傾斜角進(jìn)一步確保了這一點(diǎn),這也允許使用小行程傳感器;換能器磁芯的水平移動可以比垂直移動的距離小10倍之多。
測量傳感器具有高精度線性輸出,即使是小行程,因此測試樣品伸長率的校準(zhǔn)測量也非常準(zhǔn)確。對于非常小的伸長率,例如在高載荷下小于1 mm,使用線性位移傳感器的引伸計會稍微準(zhǔn)確一些。然而,測量換能器裝置更適用于大多數(shù)應(yīng)用,尤其適用于測試軟金屬、塑料和橡膠等可大幅拉伸而不會斷裂的材料。
由于測量傳感器固定在夾具的側(cè)面,因此不會妨礙接觸測試樣品。也不需要每次將新樣品放入試驗機(jī)時都進(jìn)行設(shè)置。如果樣品破裂,換能器尖端只會沿斜面更快地移動,而不會造成損壞。整體設(shè)計非常緊湊。
傳感器可根據(jù)材料厚度的變化進(jìn)行整形
工業(yè)測量傳感器通常用于檢查制造的板材(例如紙張或金屬)的厚度是否保持在指定的公差范圍內(nèi)。當(dāng)被測量產(chǎn)品的輪廓涉及幾種不同的厚度時,例如復(fù)雜的擠壓,可以設(shè)計一個測量裝置,結(jié)合多個線性傳感器來監(jiān)測各種尺寸。在這一想法的進(jìn)一步變體中,LVDT型測量傳感器已內(nèi)置于設(shè)計用于測量天然制造材料(加工動物皮)的不同厚度的鉆機(jī)中。然后使用這些輪廓測量來構(gòu)建完整皮膚的圖片,以便可以從中切割出厚度均勻的區(qū)域并充分利用;最薄的皮革可能被選作手套,
與厚度均勻的板材一樣,皮膚在基本上兩個輥之間通過以進(jìn)行厚度測量,這兩個輥都可以圍繞它們的軸自由旋轉(zhuǎn)。下滾輪固定在其垂直平面上,為測量提供基準(zhǔn)。另一個可以垂直移動以跟隨材料的上表面,它離開基準(zhǔn)面的距離(即材料的厚度)由測量換能器測量。然而,為了適應(yīng)不同厚度的皮膚,在這種情況下,上輥在其寬度上被分成十六個單獨(dú)的部分。
每個部分都被彈簧加載到一個共同的支撐軸上,該軸設(shè)置在基準(zhǔn)輥上方的固定距離處。當(dāng)蒙皮在滾輪之間通過時,上滾輪的部分通過彈簧與材料表面保持正接觸,但它們能夠隨著蒙皮厚度的變化而上下移動。一個單獨(dú)的LVDT測量傳感器專用于每個滾筒部分,并監(jiān)測該點(diǎn)皮膚厚度的變化。為了避免傳感器傳感頭的任何側(cè)向應(yīng)變,這可能是由于與旋轉(zhuǎn)輥的直接接觸而引起的,垂直位移通過一個樞轉(zhuǎn)的扁桿以機(jī)械方式傳遞到傳感器,該扁桿的自由端位于輥?zhàn)拥捻敳浚ㄒ妭?cè)視圖)。
來自換能器的電壓輸出信號在測量設(shè)備上進(jìn)行校準(zhǔn),以考慮這樣一個事實(shí),即具有這種布置的換能器頭移動的距離與輥部分的實(shí)際垂直移動略有不同。上輥支撐軸的高度設(shè)置為適合平均皮膚厚度。滾輪部分的數(shù)量和寬度設(shè)計為適合預(yù)期的最寬皮膚。當(dāng)皮膚在滾輪之間通過時,記錄的測量值給出了沿每個換能器線變化的皮膚厚度的精確指示。
整個皮膚的輪廓圖顯示了不同厚度的區(qū)域,它是通過在計算機(jī)中處理線性傳感器輸出信號并呈現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)而生成的??梢允褂妙伾a或單色色調(diào)來闡明不同厚度的區(qū)域,就像在法線地圖上表示不同的土地高度一樣。
可以輕松識別所需厚度的任何皮膚部分,以制造特定物品,從而促進(jìn)圖案的定位并以最小的浪費(fèi)優(yōu)化材料的使用。
使用線性位移傳感器測量壓力和負(fù)載
與合適的力敏感設(shè)備(例如金屬膜片或校驗環(huán))結(jié)合使用,線性位移傳感器可以提供高度準(zhǔn)確和穩(wěn)定但成本相對較低的壓力和負(fù)載測量方法。
隔膜系統(tǒng)的一種應(yīng)用是測量安全殼內(nèi)的壓力,例如開發(fā)和測試期間的發(fā)動機(jī)氣缸體壓力。安裝在檢測環(huán)內(nèi),位移傳感器可以提供優(yōu)于應(yīng)變計的優(yōu)勢,用于測量非常小的負(fù)載或可能存在沖擊負(fù)載的情況。通常,回旋金屬膜片內(nèi)置于加壓容器的壁中并在壓力下偏轉(zhuǎn)。隔膜厚度和靈敏度的設(shè)計適合壓力范圍。
LVDT線性傳感器與振膜成直角安裝,其核心延長桿連接到圓盤的中心。線性傳感器可用于高達(dá)600C的工作溫度。
或者,對于高溫,可以使用不與隔膜接觸的接近傳感器。振膜的任何彎曲都會被傳感器的輸出電壓信號反映出來。一個簡單的微芯片可以通過加壓到一個已知的高壓和一個低壓來進(jìn)行校準(zhǔn),因為圓盤的運(yùn)動與中心的壓力呈線性關(guān)系。由此產(chǎn)生的低成本、簡單的壓力傳感器具有高度的可重復(fù)性和可靠性。
在某些應(yīng)用中,將線性位移傳感器結(jié)合到檢測環(huán)中使負(fù)載測量系統(tǒng)具有明顯優(yōu)于應(yīng)變計的優(yōu)勢。在實(shí)際運(yùn)動很少的情況下工作,應(yīng)變計往往很僵硬,對非常小的負(fù)載不敏感。另一方面,檢測環(huán)是一種相對松軟的梁,能夠在負(fù)載下更自由地移動只是相對而言,因為移動的距離需要小于整體行程,例如線性傳感器的±0.5 mm。因此,該系統(tǒng)對輕負(fù)載更敏感。
雖然證明環(huán)會彎曲,但實(shí)際上它比應(yīng)變計更堅固和更有彈性.當(dāng)載荷被快速施加和移除時,應(yīng)變計的剛度具有優(yōu)勢,因為剛度系統(tǒng)提供高頻響應(yīng)。但是,如果應(yīng)變片ºº承受高沖擊載荷,則它很容易過載。另一方面,檢測環(huán)可以移動得更遠(yuǎn)以吸收沖擊載荷而不會產(chǎn)生不利影響。
使用LVDT傳感器進(jìn)行計數(shù)
通過基于線性傳感器的簡單設(shè)計原理,可以實(shí)現(xiàn)對鈔票或需要絕對數(shù)值精度的類似紙張項目的高速計數(shù)。這些高靈敏度LVDT傳感器輸出的電壓信號可用于:高速單獨(dú)計數(shù)鈔票;檢測兩個或多個音符何時一起計數(shù);識別錄音修復(fù);指示筆記何時折疊;并在紙幣的一部分丟失時提醒操作員。
在典型的機(jī)器設(shè)計中,鈔票被送入兩個旋轉(zhuǎn)輥之間,其中一個在固定軸承中運(yùn)行,而另一個能夠線性移動以改變它們之間的間隙。后一個滾筒通過適當(dāng)?shù)妮d荷與鈔票保持可靠接觸。微型線性傳感器安裝在該可移動滾筒的每一端,以測量鈔票通過間隙時的線性位移。
因此,當(dāng)一張鈔票在滾輪之間通過時,LVDT磁芯的位移量等于鈔票的厚度,這會為兩個傳感器產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的電壓輸出信號。該信號僅在鈔票在滾輪之間通過時持續(xù),從而產(chǎn)生可用于電子計數(shù)的脈沖輸出。兩個音符一起通過將使持續(xù)信號強(qiáng)度加倍,依此類推。
其他應(yīng)用
動力渦輪機(jī):世界各地發(fā)電廠的發(fā)電渦輪機(jī)應(yīng)用使用線性可變差動傳感器作為位置傳感器和信號調(diào)節(jié)器,以提供必要的運(yùn)行功率。電感式或LVDT類型的位置傳感器所需的交流電壓和頻率無法從電源線獲得。
液壓:線性位置傳感器用作液壓蓄能器中的電荷傳感器、惡劣環(huán)境中的特殊外部傳感器,對振動和沖擊具有高抗擾度,并且包括我們傳感器能力范圍內(nèi)的所有行程長度。如果您需要更長的行程長度,請致電我們在OMEGA的專業(yè)工程人員,以獲取定制設(shè)計信息。
自動化:LVDT自動化應(yīng)用利用密封的尺寸測量探頭在您的研發(fā)實(shí)驗室、制造車間之外執(zhí)行,并進(jìn)入工廠自動化、過程控制環(huán)境、TIR測量和工業(yè)測量的惡劣環(huán)境工作條件。
飛機(jī):大多數(shù)航空航天/飛機(jī)應(yīng)用使用微型或超微型位置傳感器。它們是電纜驅(qū)動的位移傳感機(jī)制。歐米茄可以為商用飛機(jī)、太空、航空和太空棲息地環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)精密產(chǎn)品。產(chǎn)品安裝在固定位置,位移電纜連接到起落架或副翼等移動物體上。當(dāng)發(fā)生移動時,電纜會縮回和拉出。根據(jù)信號調(diào)節(jié)和安裝系統(tǒng),電氣輸出將指示各種速率、角度、長度和運(yùn)動。
衛(wèi)星:考慮在衛(wèi)星技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用,除了衛(wèi)星生產(chǎn)外,航天器、貨機(jī)、軍用戰(zhàn)斗機(jī)、無人機(jī)、實(shí)驗飛機(jī)、導(dǎo)彈、核反應(yīng)堆、飛行模擬器或高速鐵路都需要位置傳感器。