線性差動變壓器（LVDT）傳感器的原理基于電磁感應定律，通過測量兩個線圈之間的電壓差來確定被測量的位移變化。以下是LVDT傳感器原理的詳細解釋：

一、基本結構

LVDT傳感器的基本結構包括一個初級線圈（也稱為勵磁線圈）、兩個次級線圈（也稱為感應線圈）和一個可移動的鐵芯。初級線圈通常固定不動，而次級線圈則與被測量的物體相連，隨物體的位移而移動。鐵芯位于初級線圈和兩個次級線圈之間，可以自由地在線圈內部移動。

二、工作原理

1. 初級線圈的激勵：

• 當初級線圈通以交變電流時，它會在鐵芯中產生一個交變磁場。這個磁場會穿過兩個次級線圈，并在其中產生感應電動勢。

2. 次級線圈的感應：

• 兩個次級線圈對稱地布置在鐵芯的兩側，且繞組方向相反。當鐵芯處于中位時，兩個次級線圈感應的電壓相等且相位相反，因此輸出電壓為零。這就是所謂的“差動”原理。

• 當鐵芯移動時，它會改變穿過次級線圈的磁通量。根據電磁感應定律，線圈的感應電動勢E與磁通量的變化率ΔΦ/Δt成正比。因此，當鐵芯移動時，一個次級線圈的磁通量增加，而另一個次級線圈的磁通量減少，導致兩個次級線圈的感應電動勢不再相等。

3. 輸出電壓的變化：

• 由于兩個次級線圈的感應電動勢不再相等且相位相反，它們之間的電壓差將作為傳感器的輸出信號。這個電壓差的大小與鐵芯的位移成正比，因此可以通過測量這個電壓差來確定鐵芯的位移量。

三、特性與應用

LVDT傳感器具有多種特性，使其在許多領域中得到廣泛應用：

1. 高精度：LVDT傳感器能夠提供高精度的位移測量，其精度通常優于0.1%甚至更高。

2. 高分辨率：LVDT傳感器能夠檢測到非常微小的位移變化，具有極高的分辨率。

3. 良好的線性度：LVDT傳感器的輸出與位移之間具有良好的線性關系，使得數據處理更加簡單和準確。

4. 穩定性好：LVDT傳感器具有出色的長期穩定性，即使在惡劣的環境條件下也能保持穩定的性能。

5. 動態響應快：LVDT傳感器能夠迅速響應位移變化，提供實時的位移測量。

基于這些特性，LVDT傳感器被廣泛應用于位移測量、壓力測量、振動測量等領域。在工業自動化、航空航天、汽車制造、工程機械等行業中，LVDT傳感器都發揮著重要的作用。

綜上所述，線性差動變壓器（LVDT）傳感器的原理基于電磁感應定律，通過測量兩個線圈之間的電壓差來確定被測量的位移變化。其高精度、高分辨率和良好的線性度等特性使得LVDT傳感器在許多領域中得到廣泛應用。