如何選擇合適的LVDT線(xiàn)性位移傳感器

2023-08-17 873

在為特定應用尋找合適的 LVDT 線(xiàn)性位移傳感器時(shí),通常必須解讀大量的產(chǎn)品參數以配置合適的傳感器。


1、測量范圍是什么?

傳感器設計為在特定測量范圍內使用。LVDT 線(xiàn)性位移傳感器最適合的測量范圍在大約 ±0.010 英寸到 ±10 英寸之間??赡軙?huì )有一些獲準的特殊情況超出了該范圍,但絕大多數都處于該范圍內。


2、應用條件是什么?

了解各種應用條件有利于縮小最佳類(lèi)型 LVDT 機械接口的選擇范圍。例如,在使用自動(dòng)化系統對裝配線(xiàn)執行質(zhì)量測量檢查時(shí),或者不是完美線(xiàn)性運動(dòng)以及可能存在某些側向移動(dòng)的情況下,彈簧裝載式 LVDT 是一個(gè)很好的選擇。這些傳感器適合用于裝配操作、機床和生產(chǎn)線(xiàn)檢查以及質(zhì)量控制和測試實(shí)驗室中。


對于線(xiàn)性閥門(mén)位置測量,最好是使用鐵芯分離式 LVDT(見(jiàn)圖 1)。纖芯可自由活動(dòng)的 LVDT 在操作中不會(huì )產(chǎn)生摩擦,成本通常低于纖芯導向型(彈簧裝載式)設備,并提供多種范圍和尺寸。

位移傳感器圖1.png

圖 1:鐵芯分離式 LVDT 中包括一個(gè)活動(dòng)元件,該元件是透磁性材料的獨立管狀電樞,稱(chēng)為纖芯。其可在線(xiàn)圈的中空孔內沿軸向自由移動(dòng),并通過(guò)機械方式耦合到需測量位置的物體上。LVDT 的輸出特性隨纖芯的位置不同而變化。


3、是否有空間限制?

有時(shí)候,客戶(hù)的 LVDT 固定裝置中的空間十分有限。對于空間緊湊的位置,可以考慮安裝尺寸較小的 LVDT,例如 TE Connectivity 小型 3/8" LVDT。


4、需考慮哪些環(huán)境因素?

如果傳感器要面臨嚴重的灰塵、污垢問(wèn)題,或者周?chē)鷿穸容^高、噴射壓力過(guò)大或將安裝在室外,則推薦使用密封式 LVDT 以確保外部介質(zhì)不會(huì )侵入繞組而導致傳感器使用壽命縮短或可靠性降低。在更為溫和的環(huán)境或室內實(shí)驗室環(huán)境中,使用前期投入更低的標準非密封式傳感器即可。


對于包含液壓油的氣缸內應用,“通風(fēng)式”LVDT 可滿(mǎn)足要求。帶有通風(fēng)孔的 LVDT 線(xiàn)性位移傳感器可以承受高壓、高溫、劇烈沖擊和振動(dòng)的多重影響,因為傳感器的線(xiàn)圈配件具有很好的通風(fēng)條件,可以平衡 LVDT 線(xiàn)性位移傳感器的內外壓力。


當浸沒(méi)在水下或者處于高壓或大氣條件下時(shí),LVDT 的特殊結構還能在輕微程度上抵御輻射和操作。例如,當傳感器要與海水直接接觸時(shí),某些類(lèi)型的不銹鋼不能用于 LVDT 構造中。為了適應海底環(huán)境,LVDT 的外殼應采用專(zhuān)用合金制成,以增強對海水的耐化學(xué)性。這些超級合金可進(jìn)一步增強 LVDT 總成的高可靠性,以確保其滿(mǎn)足使用壽命延長(cháng)的要求,甚至在器件完全浸沒(méi)在深達 15,000 英尺的海水中并承受約 7,500 psi 的外部壓力時(shí),也能正常工作。


合金 400 是一種特殊的鎳基合金,可有效抵御微生物的點(diǎn)蝕和侵襲,從而使傳感器能夠在氧含量豐富的溫暖淺水中正常運行,而不會(huì )受到附著(zhù)在其上的海洋生物的威脅。在深度達到 7,500 ft. 且外部壓力超過(guò) 3,500 psi 的海底應用中,鉻鎳鐵合金、鈦和哈氏合金可有效避免腐蝕,因為其中含有較高的鎳、鉻和鉬。


當設計采用合金 625 或 718 來(lái)提供抗壓性和耐腐蝕性時(shí),LVDT 總成可連續多年保持可靠運行,即使完全浸沒(méi)在海水中也是如此。雖然這些合金的成本高于不銹鋼,但可以有效防御局部腐蝕以及元件的氧化和還原作用。鈷、鎳和鉻等特殊合金具有礦物絕緣性,可在類(lèi)似技術(shù)不可行的情況下使 LVDT 具有更高的性能。

位移傳感器圖2.png

圖 2:直流供電 LVDT 包括內部信號調節,可消除外部交流勵磁的數量、重量和成本,但會(huì )對其工作溫度范圍產(chǎn)生限制。


5、工作溫度是多少?

直流供電 LVDT 的可用溫度不超過(guò) 85°C。雖然直流供電 LVDT 可消除傳統外部交流勵磁、解調制和放大設備的數量、重量和成本,但直流供電設備會(huì )受到傳感器中所含電子信號調節模塊的材料屬性限制(見(jiàn)圖 2)。


另一方面,交流供電 LVDT 可處理高達 200°C 以上的溫度,在環(huán)??刂茀^域內,有遠程信號調節電子設備在交流供電設備外運行。輸出可顯示在適當的讀出器上并/或輸入到基于計算機的數據采集系統中,以進(jìn)行統計過(guò)程控制。


6、有哪些認證要求?

選擇要在危險操作環(huán)境中使用的線(xiàn)性位置傳感器時(shí),傳感器用戶(hù)必須充分知曉其應用的預期環(huán)境和位置,因為每個(gè)國家/地區的監管和安全性要求都有所不同。


在美國通過(guò) UL 等級認證的傳感器并不一定就能在海外使用,尤其在石油和天然氣應用、核電站、海底以及采礦等危險區域中更是如此。在許多國家/地區,傳感器必須遵守特定的國內要求,以確保安全性并防范事故或災難。


以歐洲市場(chǎng)為例,指定用于潛在爆炸性環(huán)境中的傳感器必須通過(guò) ATEX 標準的認證。即使傳感器是設計為在危險條件下使用,也必須依據最新的 ATEX 標準對設備進(jìn)行測試和評估。


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