在日益迅猛发展的工业生产中,产品表面的平整度是衡量产品质量的重要指标之一。平整度检测广泛应用于各个行业,如汽车制造、航空航天、电子设备等。如电机行业中电池或手机外壳的平面度检测、半导体行业应用于液晶面板的平面度检测等。
与此同时,在传统的平整度检测中存在效率低、精度差等问题,而LVDT(线性可变差动变压器)传感器以其高精度、高可靠性、无摩擦测量等优点,在现代物体平整度检测中得到了广泛应用。
工作原理:
LVDT传感器是一种电磁感应式传感器,其工作原理基于法拉第电磁感应定律。LVDT由一个初级线圈和两个次级线圈组成,线圈缠绕在一个铁芯上。当铁芯位于中心位置时,两个次级线圈的输出电压相等,相位相反,抵消后输出电压为零。当铁芯沿轴向移动时,两个次级线圈的输出电压发生变化,差值与铁芯的位移成线性关系。通过测量输出电压的变化,可以精确地测量铁芯的位移。
LVDT传感器外壳通常采用不锈钢保护套,中间包裹具有高磁导率的磁屏蔽层以及防潮层,可在强磁场、大电流、潮湿、粉尘等恶劣环境下使用,部分工业级LVDT采用特种材料(如陶瓷密封或哈氏合金外壳),可在250°C高温或1000bar高压环境下工作。
LVDT传感器主要特点
1. 无摩擦测量:在使用过程中,铁芯和线圈之间没有机械接触,因此LVDT不存在蹭擦、拖曳或其他摩擦途径。
2. 机械寿命无限长:由于铁芯和线圈之间通常没有接触,因此LVDT没有部件会相互摩擦或磨损。
3. 无限的分辨率(理论上具有无限分辨率,实际分辨率可达微米甚至纳米级,具体取决于信号调理电路的性能。):在无摩擦结构中根据电磁耦合原则操作,LVDT可以测量铁芯位置极小的变化。
4. 零位可重复性:LVDT固有零点位置非常稳定且可重复,即使超过其很宽的工作温度范围也是一样的。
5. 轴向抑制:LVDT传感器对于铁芯的轴向运动非常敏感,径向运动相对迟钝。这样LVDT可以用于测量不是按照精准直线运动的铁芯。
6. 抗超程序坏:大多数LVDT的内部孔在两端都是开口的,如果发生意外的超程,则铁芯能够完全通过传感器线圈配件,而不会导致损坏。
7. 快速动态响应:由于常规操作过程中不存在摩擦,因此LVDT可以很快地响应铁芯位置的变化。
8. 绝对输出:LVDT传感器输出为与位置直接相关的模拟信号,如果发生断电,无需重新校准即可恢复测量(断电后需重新上电才能获取当前位移值)
LVDT传感器的局限性:
测量范围较小(通常为±0.1mm至±250mm),超大位移需其他传感器。
需外接振荡器和解调电路,系统复杂度较高。
高频动态测量(>1kHz)可能受铁芯惯性和电路带宽限制。
LVDT常见【平整度检测】应用:
·工件表面平整度检测: 通过将LVDT探头接触工件表面,可以测量工件表面的高度变化,从而评估其平整度。
板材平整度检测: 在板材生产过程中,通过阵列式LVDT布局,配合自动化扫描机构,可实现大尺寸板材的全表面平整度映射。
·晶圆平整度检测: 在半导体行业中,晶圆的平整度对芯片的性能有重要影响。LVDT可以用于精确测量晶圆表面的平整度。
兰宝传感LVDT智能传感器:
*微米级重复精度
5-20mm多量程可选
输出方式全面,开关量,模拟量,RS485可选
低至3N的感应头压力,无论金属还是玻璃表面都可以无磨损检测
外形尺寸丰富,满足各种应用空间