線性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）是一種精確可靠的線性距離測(cè)量方法。 LVDT可用于現(xiàn)代機(jī)床，機(jī)器人，航空電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)化制造。

如圖1所示，LVDT是一種位置 - 電氣傳感器，其輸出與可移動(dòng)的位置成比例磁芯。磁芯在變壓器內(nèi)線性移動(dòng)，該變壓器由中心初級(jí)線圈和纏繞在圓柱形式上的兩個(gè)外部次級(jí)線圈組成。初級(jí)繞組用交流電壓源（通常為幾kHz）激勵(lì)，從而產(chǎn)生隨組件內(nèi)磁芯位置而變化的次級(jí)電壓。芯通常是帶螺紋的，以便于連接到非鐵磁桿上，而非鐵磁桿又附著在測(cè)量其運(yùn)動(dòng)或位移的物體上。

次級(jí)繞組纏繞彼此不同步。當(dāng)磁芯居中時(shí)，兩個(gè)次級(jí)繞組中的電壓彼此相對(duì)，并且凈輸出電壓為零。當(dāng)磁芯偏離中心時(shí)，磁芯移動(dòng)到的次級(jí)中的電壓增加，而相反的電壓減小。結(jié)果是差分電壓輸出隨著磁芯的位置線性變化。線性度優(yōu)于設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)范圍，通常為0.5％或更高。 LVDT具有良好的精度，線性度，靈敏度，無限分辨率，無摩擦操作和機(jī)械堅(jiān)固性。

不同的LVDT可提供多種測(cè)量范圍，通常為±100μm至±25 cm。典型的激勵(lì)電壓范圍為1 V至24 V rms，頻率范圍為50 Hz至20 kHz。注意，當(dāng)磁芯由于兩個(gè)次級(jí)繞組之間的不匹配和漏電感而居中時(shí)，不會(huì)發(fā)生真正的零。此外，輸出電壓V OUT，的簡(jiǎn)單測(cè)量不會(huì)告訴核心所在的空位置。

圖2顯示了消除這些困難的信號(hào)調(diào)理電路，其中減去了兩個(gè)輸出電壓的絕對(duì)值。使用該技術(shù)，可以測(cè)量關(guān)于中心位置的正和負(fù)變化。雖然二極管/電容器型整流器可用作絕對(duì)值電路，但圖3所示的精密整流器更精確和線性。輸入應(yīng)用于V / I轉(zhuǎn)換器，V / I轉(zhuǎn)換器又驅(qū)動(dòng)模擬乘法器。差分輸入的符號(hào)由比較器檢測(cè)，其輸出通過模擬乘法器切換V / I輸出的符號(hào)。最終輸出是輸入絕對(duì)值的精確復(fù)制品。這些電路由IC設(shè)計(jì)人員很好地理解，并且易于在現(xiàn)代雙極性工藝上實(shí)現(xiàn)。

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AD598 LVDT信號(hào)調(diào)理器，如圖4中的簡(jiǎn)化形式所示，執(zhí)行所有需要LVDT信號(hào)處理。片上激勵(lì)頻率振蕩器可通過一個(gè)外部電容設(shè)置在20 Hz至20 kHz之間。兩個(gè)絕對(duì)值電路后跟兩個(gè)濾波器用于檢測(cè)A和B通道輸入的幅度。然后使用模擬電路產(chǎn)生比率函數(shù)（A-B）/（A + B）。注意，該函數(shù)與初級(jí)繞組激勵(lì)電壓的幅度無關(guān)，假設(shè)LVDT輸出電壓幅度的總和在工作范圍內(nèi)保持恒定。大多數(shù)LVDT都是這種情況，但如果沒有在LVDT數(shù)據(jù)表中指定，用戶應(yīng)始終與制造商聯(lián)系。另請(qǐng)注意，此方法需要使用五線LVDT。

單個(gè)外部電阻將AD598激勵(lì)電壓設(shè)置為大約1 V至24 V rms。驅(qū)動(dòng)能力為30 mA rms。 AD598可以在300英尺電纜末端驅(qū)動(dòng)LVDT，因?yàn)殡娐凡皇芟嘁苹蚪^對(duì)信號(hào)幅度的影響。對(duì)于6 mA負(fù)載，V OUT 的位置輸出范圍為±11 V，并且它可以驅(qū)動(dòng)高達(dá)1,000英尺的電纜。 V A 和V B 輸入可低至100 mV rms。

AD698 LVDT信號(hào)調(diào)理器（圖5）的規(guī)格與AD598，但使用同步解調(diào)處理信號(hào)的方式略有不同。 A和B信號(hào)處理器每個(gè)都包括絕對(duì)值功能和濾波器。然后將A輸出除以B輸出，以產(chǎn)生比例且與激勵(lì)電壓幅度無關(guān)的最終輸出。請(qǐng)注意，AD698中LVDT次級(jí)電壓的總和不必保持恒定。

AD698還可以與半橋LVDT（類似于自耦變壓器）一起使用，如圖6所示。在這種配置中，整個(gè)次級(jí)電壓施加到B處理器，同時(shí)中心抽頭電壓施加到A處理器。半橋LVDT不產(chǎn)生零電壓，A / B比表示磁芯的行程范圍。

注意LVDT概念可以在旋轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)在這種情況下，該裝置稱為旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器（RVDT）。軸相當(dāng)于LVDT中的磁芯，變壓器繞組纏繞在組件的固定部分上。然而，RVDT在相對(duì)窄的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)是線性的，并且不能測(cè)量完整的360°旋轉(zhuǎn)。雖然能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)，但典型的RVDT在零位（0°）附近在約±40°的范圍內(nèi)是線性的。典型靈敏度為2.5 mV / V /旋轉(zhuǎn)度，輸入電壓范圍為3 V rms，頻率范圍為400 Hz至20 kHz。 0°位置標(biāo)記在軸和身體上。