LVDT传感器分析计算

1．模型简介

下图是LVDT模型（RS）:

模型中，中间的线圈为原边线圈，旁边的六个线圈为副边线圈（感应线圈）。

这几个线圈连接的拓扑图如下：

这几个线圈的信息如下。

线圈匝数线圈电阻外接源外接阻抗

原边线圈1500 50 电压源3.5V 0+j*0

第一感应线圈2000 100 电流源0A 随意设置

第二感应线圈1000 50 电流源0A 随意设置

第三感应线圈500 25 电流源0A 随意设置根据模型的拓扑图可以看出，当磁芯位于中间对称位置的时候，副边线圈的输出总电压为0。当磁芯运动并偏离对称位置时，由于磁通量密度分布不再对称，因此副边线圈的总电压将会变为非0值，并且磁芯位置偏离越大，副边线圈的感应电压就越大，从而在负载上产生更大的电流。其中，电流强度的大小与磁芯的位移量成正比。LVDT就是用这种方法把机械位移转变为电流信号的。

2．模型设置

模型中的磁芯和磁屏蔽材料为软磁材料KL35，此材料有较高的非线性磁感应强度阈值，可以保证LVDT工作在线性区域，不产生明显的谐波分量。

下图是KL35的B-H曲线：

3．计算结果

计算完成之后，得到左侧第一感应线圈、第二感应线圈和第三感应线圈上的感应电压依次分别是：

右侧第一感应线圈、第二感应线圈和第三感应线圈上的感应电压依次分别是：

可以看到，这三个线圈上的感应电压相位都相同，并且处于对称位置的第一感应线圈、第二感应线圈和第三感应线圈上的感应电压都分别相同。

因此当磁芯位于中心对称位置时，副边线圈感应电压为0。

4．磁芯移动的计算结果

将磁芯的位置设为变量，给此变量赋值，使磁芯沿着轴线从中心位置向右移动。如下图所示变量设置：

根据设置可知，磁芯从中心位置向右移动20mm，共分为21个步骤。计算之后可以得到各个线圈上的感应电压随着磁芯的运动而变化的曲线。

下图是左侧第一感应线圈上的感应电压和相位随着磁芯移动的变化曲线。

下图是左侧第二感应线圈上的感应电压和相位随着磁芯移动的变化曲线。

下图是左侧第三感应线圈上的感应电压和相位随着磁芯移动的变化曲线。

同理可得右侧三个感应线圈上的感应电压曲线。

根据线圈的连接方式以及以上的数据就可以得到串联后的端口输出电压曲线图。