郑西洋，许益民

（武汉科技大学 机械自动化学院，武汉430081）

差动变压器式位移传感器LVDT 是利用电磁感应原理来测量位移量，实现闭环控制的主要装置[1]，提高LVDT 位移传感器的灵敏度是改善高性能电液比例伺服阀设计的关键环节之一[2]，本文选择初级线圈长度、匝数，次级线圈的长度、匝数，来研究对输出电压的影响和对灵敏度的影响。

1 LVDT 的结构和工作原理

1.1 LVDT 的结构

图1 LVDT 的结构Fig.1 Structure of the LVDT

LVDT 的结构如图1所示， 铁芯平时处在两线圈的对称位置上，使两边线圈的初始电压相等。当铁芯因被测物体位移在线圈里移动时，感应电压将反应被测物体的位移量的大小和方向。

1.2 LVDT 的工作原理

LVDT 线圈的内部是一个自由移动的柱状铁芯。当铁芯发生移动时，将引起线圈电感的变化，形成感应电压。图2为LVDT 的等效电路。

图2 LVDT 等效电路Fig 2 LVDT equivalent circuit

图中：U1、U2为初级线圈激励电压和次级线圈感应差值电压；E21、E22为次级线圈1、2 的感应电动势；L1、L21、L22为初级、两次级线圈电感；R1、R21、R22为初级、两次级线圈的有效电阻；M1、M2为初级与次级线圈1、2 间的互感。

2 LVDT 的建模仿真

2.1 建模仿真的参数设置

应用Ansoft Maxwell 对LVDT 进行仿真时，步骤如下：

步骤1LVDT 的等效建模。在进行仿真求解过程中，若所建模型与实际形状高度相符，则计算结果会更加准确。但实际操作中，受电脑计算能力的限制，在考虑计算效率的情况下，对模型进行合理的简化是必需的，也是必要的[3]。考虑到LVDT 为圆柱体结构，在不考虑结构误差和导磁不均匀的情况下，其内部磁场分布是均匀的，故可采用2D 模型代替3D 模型，且对仿真分析结果不会有太大的影响。……