Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тип электрического трансформатора
Type of electrical transformer
Линейный дифференциальный трансформатор переменного тока (ЛДПТ), также называемый линейным трансформатором переменного смещения, линейным датчиком переменного смещения или просто дифференциальным трансформатором, – это тип электрического трансформатора, используемый для измерения линейного перемещения (положения вдоль заданного направления). Устройство, аналогичное этому, которое используется для измерения углового перемещения, называется роторным дифференциальным трансформатором переменного тока (РДПТ).
The linear variable differential transformer (LVDT) – also called linear variable displacement transformer, linear variable displacement transducer, or simply differential transformer – is a type of electrical transformer used for measuring linear displacement (position along a given direction). A counterpart to this device that is used for measuring rotary displacement is called a rotary variable differential transformer (RVDT).
Введение
LVDT – это надежные, абсолютные линейные датчики положения/перемещения; благодаря отсутствию трения по своей конструкции, при правильной эксплуатации они обладают практически неограниченным сроком службы. Поскольку LVDT, работающие от переменного тока, не содержат электроники, их можно проектировать для работы при криогенных температурах или до 1200 °F (650 °C), в агрессивных средах и при высоких уровнях вибрации и ударных нагрузок. LVDT широко применяются в таких областях, как энергетические турбины, гидравлика, автоматизация, авиация, спутники, ядерные реакторы и многих других. Эти датчики характеризуются низким гистерезисом и отличной повторяемостью. LVDT преобразует положение или линейное перемещение относительно механической точки отсчета (нулевого положения) в пропорциональный электрический сигнал, содержащий информацию о фазе (для определения направления) и амплитуде (для определения расстояния). В работе LVDT не требуется электрический контакт между подвижной частью (щупом или сердечником) и обмоткой, вместо этого используется электромагнитная связь.
LVDTs are robust, absolute linear position/displacement transducers; inherently frictionless, they have a virtually infinite cycle life when properly used. As AC operated LVDTs do not contain any electronics, they can be designed to operate at cryogenic temperatures or up to 1200 °F (650 °C), in harsh environments, and under high vibration and shock levels. LVDTs have been widely used in applications such as power turbines, hydraulics, automation, aircraft, satellites, nuclear reactors, and many others. These transducers have low hysteresis and excellent repeatability. The LVDT converts a position or linear displacement from a mechanical reference (zero or null position) into a proportional electrical signal containing phase (for direction) and amplitude (for distance) information. The LVDT operation does not require an electrical contact between the moving part (probe or core assembly) and the coil assembly, but instead relies on electromagnetic coupling.
Операция
Линейный переменный дифференциальный трансформатор имеет три соленоидных катушки, расположенные последовательно друг за другом вокруг трубки. Центральная катушка является первичной, а две внешние – верхняя и нижняя вторичные. Цилиндрическое ферромагнитное ядро, прикрепленное к объекту, положение которого необходимо измерить, скользит вдоль оси трубки. Переменный ток питает первичную обмотку и индуцирует напряжение в каждой вторичной обмотке, пропорциональное длине участка ядра, связанного с этой обмоткой. Для повышения точности применяется обработка, заключающаяся в делении разности вторичных напряжений на их сумму, что делает измерение независимым от точной амплитуды сигнала возбуждения. Если имеется достаточная вычислительная мощность, становится распространенной практикой использовать ее для генерации синусоидального возбуждения посредством ЦАП и, возможно, для выполнения демодуляции вторичных обмоток посредством мультиплексированного АЦП. Когда ядро смещается вверх, напряжение в верхней вторичной катушке увеличивается, а в нижней – уменьшается. Результирующее выходное напряжение возрастает от нуля. Это напряжение находится в фазе с первичным напряжением. Когда ядро движется в противоположном направлении, выходное напряжение также возрастает от нуля, но его фаза противоположна фазе первичного напряжения. Фаза выходного напряжения определяет направление смещения (вверх или вниз), а амплитуда – величину смещения. Синхронный детектор может определить выходное напряжение со знаком, соответствующее смещению. LVDT конструктивно выполнен с длинными и тонкими катушками, чтобы обеспечить практически линейную зависимость выходного напряжения от смещения в диапазоне до нескольких дюймов (нескольких сотен миллиметров). LVDT может использоваться как датчик абсолютного положения. Даже при отключении питания, после повторного включения LVDT показывает то же значение измерения, и информация о положении не теряется. Его основными преимуществами являются повторяемость и воспроизводимость при правильной настройке. Кроме того, помимо одноосного линейного движения ядра, любые другие движения, такие как вращение ядра вокруг оси, не влияют на результаты измерений. Поскольку скользящее ядро не соприкасается с внутренней поверхностью трубки, оно может перемещаться без трения, что делает LVDT высоконадежным устройством. Отсутствие скользящих или вращающихся контактов позволяет полностью герметизировать LVDT, защищая его от воздействия окружающей среды. LVDT широко используются для обратной связи по положению в сервомеханизмах, а также для автоматизированных измерений в станках и многих других промышленных и научных приложениях.
The linear variable differential transformer has three solenoidal coils placed end to end around a tube. The center coil is the primary, and the two outer coils are the top and bottom secondaries. A cylindrical ferromagnetic core, attached to the object whose position is to be measured, slides along the axis of the tube. An alternating current drives the primary and causes a voltage to be induced in each secondary proportional to the length of the core linking to the secondary. processing to improve accuracy, by dividing the difference in secondary voltages by the sum of the secondary voltages, to make the measurement independent of the exact amplitude of the excitation signal. If sufficient digital processing capacity is available, it is becoming commonplace to use this to generate the sinusoidal excitation via a DAC and possibly also perform the secondary demodulation via a multiplexed ADC. When the core is displaced toward the top, the voltage in top secondary coil increases as the voltage in the bottom decreases. The resulting output voltage increases from zero. This voltage is in phase with the primary voltage. When the core moves in the other direction, the output voltage also increases from zero, but its phase is opposite to that of the primary. The phase of the output voltage determines the direction of the displacement (up or down) and amplitude indicates the amount of displacement. A synchronous detector can determine a signed output voltage that relates to the displacement. The LVDT is designed with long slender coils to make the output voltage essentially linear over displacement up to several inches (several hundred millimetres) long. The LVDT can be used as an absolute position sensor. Even if the power is switched off, on restarting it, the LVDT shows the same measurement, and no positional information is lost. Its biggest advantages are repeatability and reproducibility once it is properly configured. Also, apart from the uni axial linear motion of the core, any other movements such as the rotation of the core around the axis will not affect its measurements. Because the sliding core does not touch the inside of the tube, it can move without friction, making the LVDT a highly reliable device. The absence of any sliding or rotating contacts allows the LVDT to be completely sealed against the environment. LVDTs are commonly used for position feedback in servomechanisms, and for automated measurement in machine tools and many other industrial and scientific applications.