线性可变差动变压器 (LVDT) 是一种机电传感器，可感测磁芯的机械位移并在输出端产生成比例的交流电压。高分辨率（理论上无限）、高线性度（0.5% 或更高）、高灵敏度和零机械摩擦是 LVDT 器件的一些重要特性。
　　在本文中，我们将了解 LVDT 的结构和工作原理。我们还将检查这些传感器的三个重要参数：线性范围、线性误差和灵敏度。  　　
　　LVDT 的结构
　　图 1 显示了基本 LVDT 的剖视图和电路模型。它由一个初级绕组组成，通过一个可移动磁芯耦合到两个次级绕组。当导磁芯移动时，初级绕组和每个次级绕组之间的磁耦合相应地改变。这会在两个绕组上产生位置相关的电压信号，可用于确定物体的位置。
　　　　图1(a)。LVDT 的剖视图。图片由霍尼韦尔提供　
　　图 1(b)。LVDT 的电路模型　　
　　两个次级绕组是串联相反的，这意味着它们串联连接但缠绕方向相反。磁芯通常通过非铁磁棒连接到正在测量其运动的物体，并且线圈组件通常固定为静止形式。 
　　它是如何工作的？
　　图 2 显示了完美居中的核心如何理想地产生零输出。输入由适当频率的交流电压 (V EXC ) 激励。由于两个次级线圈对称地缠绕在初级线圈的两侧，因此居中的磁芯导致从初级线圈到两个次级线圈的磁耦合相等。当次级绕组串联相对时，两个次级绕组上将感应出极性相反的相等电压（V s1  = -V s2）。因此，两个绕组的电压将抵消，总输出为零（V out  = 0）。 
　　　　图 2.具有完美居中磁芯的 LVDT　
　　当磁芯如图 3 所示向上移动时，初级和第一次级之间的耦合变得更强。与第二个次级相比，这会导致第一个次级上的交流电压更大 (|V s1 | > |V s2 |) 和非零输出 (V out )。请注意，输出与 V s1同相，但其幅度相对较小。
　　对于图 3 所示的示例，当磁芯经历向上位移时，输出在理想情况下应与 V EXC同相。
　　　　图 3.铁芯向上移动的 LVDT　　
　　岩心向下位移的典型波形如图4所示。
　　　　图 4.铁芯向下移动的 LVDT　　
　　在这种情况下，初级和第二次级之间的磁耦合增加，导致 |V s2 | > |V s1 |。正如您所看到的，我们将得到一个非零 V输出，理想情况下与激励电压成 180° 异相。　
　　转换功能
　　图 5 显示了典型 LVDT 的传递函数。x 轴是核心距中心的位移。y 轴是输出交流电压的幅度。
　　　　图 5.图片由《 传感器和信号调理》的 Ramón Pallás-Areny 和 John G. Webster 提供
　　
　　在原点 (x = 0)，输出理想为零。当磁芯在任一方向上偏离中心时，输出幅度随着磁芯位移线性增加。请注意，仅测量输出的幅度，我们无法确定磁芯是否向左或向右移位。我们需要知道输出的幅度和相位。 
　　
　　线性范围
　　如图 5 所示，LVDT 仅在有限的磁芯位移范围内呈现线性传递函数。这被指定为 LVDT 的线性范围。
　　为什么超出此范围设备不再具有线性关系？
　　我们可以想象，当磁芯距零位的位移超过一定值时，从初级绕组耦合到磁芯的磁通量就会减少。因此，这导致相应次级绕组上出现的电压降低。在具有线性传递函数的情况下，磁芯可以从其零位移动的最大距离称为满量程位移。 
　　提供多种 LVDT，涵盖小至 ±100 μm 至 ±25 cm 的位移范围。能够测量更大范围的 LVDT 还可用于实验室、工业和潜水环境。　　
　　线性误差
　　即使在线性范围内，LVDT 输出与磁芯位移的关系图也不是完美的直线。输出可能会稍微偏离为最适合输出数据而构造的直线。
　　导致器件标称线性范围内出现非线性的一种机制是磁性材料的饱和。即使铁芯处于零位，这也会产生三次谐波分量。通过在 LVDT 输出上应用低通滤波器可以抑制该谐波。
　　LVDT 输出与预期直线拟合的最大偏差被视为线性误差。线性误差通常表示为全范围输出的+/-百分比。例如， Measurement Specialties, Inc. 的E-100 LVDT 的最大线性误差为满量程范围的 ±0.5%。
　　　　灵敏度
　　灵敏度或传输比使我们能够将输出电压与磁芯位移联系起来。为了确定灵敏度，我们以建议的驱动电平（ E-100 LVDT 为3 V RMS ）为初级通电，并通过满量程位移将磁芯移离零位。现在，我们测量两个次级绕组上的电压，以找到总输出电压 (V out )。将这些值代入以下等式中，我们可以求出 LVDT 灵敏度：
　　　　灵敏度通常以毫伏输出每伏激励每千分之一英寸磁芯位移 (mV/V/mil) 来指定。例如，E-100 的灵敏度为 2.4 mV/V/mil。有了灵敏度，我们就可以确定信号调理电路所需的增益。