在信息采集系統(tǒng)中，傳感器通常處于系統(tǒng)前端，即檢測和控制系統(tǒng)之首，它提供給系統(tǒng)處理和決策所必需的原始信息，因此，傳感器的精度對整個系統(tǒng)是至關(guān) 重要的。在位移、速度及加速度的測量中，經(jīng)常使用差動變壓器式傳感器，原因是其靈敏度高、線性好且有配套集成電路，但傳統(tǒng)的LVDT傳感器對工作電源的穩(wěn) 定性和精度要求太高，且電路板大都由分離元件搭接而成，極易產(chǎn)生松脫和受潮變質(zhì)現(xiàn)象，從而影響傳感器的使用壽命和整體性能。本文介紹一種基于AD598信 號處理芯片的LVDT直線位移傳感器，并通過實例對其誤差和精度進(jìn)行探討。

1 基本原理

差動變壓器式傳感器是利用線圈的自感或者互感的變化來實現(xiàn)測量的一種裝置，它的核心是可變自感或可變互感。本文采用的變氣隙式差動變壓器式電感傳感器是利用互感的變化來工作的。

1.1 基本結(jié)構(gòu)及工作原理

上下2只鐵芯上均有1個勵磁線圈和1個輸出線圈。上下2個勵磁線圈串聯(lián)后接交流勵磁電源電壓Uin，2個輸出線圈則按電勢反向串聯(lián)。忽略高階無窮小量，當(dāng)ωR(ω為交流勵磁電源電壓Uin的頻率，R為勵磁線圈的等效電阻)時，可推導(dǎo)出

式中：Uin為勵磁電源電壓(單位V);Uout為輸出電壓(單位V);N1，N2分別為勵磁線圈和輸出線圈的匝數(shù);△δ為軸偏移平衡位置的距離(單位mm);δ占為軸處于平衡位置時的氣隙大小(單位mm)。

當(dāng)軸處于中間位置時，δ1=δ2=δ，勵磁線圈中產(chǎn)生交變磁通φ1和φ2，在輸出線圈中便產(chǎn)生交流感應(yīng)電勢。由于兩邊氣隙相等，磁阻相等，所 以，φ1=φ2，輸出線圈中感應(yīng)出的電勢E21=E22，由于次級是按電勢反向連接的，輸出電壓Uout=0。當(dāng)軸偏離中間位置時，兩邊氣隙不等(即 δ1≠δ2)，輸出線圈中感應(yīng)的電勢不再相等(即E21≠E22)，便有電壓Uout輸出。Uout的大小及相位取決于軸的位移大小和方向。

1.2 輸出特性方程

設(shè)差動變壓器原邊激勵電壓為Ep、角頻率為ω、電流為Ip、電感為Lp、等效電阻為Rp。副邊電壓分別為E21、E22，互感為M1、M2。若忽略磁滯渦流及耦合電容的影響，可以得出：