LVDT表示差動變壓位移傳感器，是一種機電元件，一般由一個鐵芯、一個初級線圈和二個次級線圈組成。外部正弦波信號源激勵初級線圈，通過初級線圈與次級線圈弱電磁耦合，使得鐵芯的位移變化量與輸出電壓變化量呈精密線性關系，通過電壓測量即可獲得位移信息。
　　
　　RVDT（Rotary Variable Differential Transformer）是旋轉可變差動變壓器縮寫，屬于角位移傳感器。
　　
　　它采用與LVDT相同的差動變壓器式原理，即把機械部件的旋轉傳遞到角位移傳感器的軸上，帶動與之相連的鐵芯，通過改變線圈中的感應電壓，輸出與旋轉角度成比例的電壓信號。
　　
　　RVDT的初級和次級線圈是*隔離的，為非接觸設計，具有無限分辨率、使用壽命長，精度高的特點，可實現360°轉動測量，廣泛應用于鐵路、航天航空、機械、建筑等領域，實現閥門開度和精密位移的測量和反饋控制。
　　
　　RVDT傳感器位移檢測電路主要包括激勵信號產生電路和信號調理電路，傳統的電路設計采用差動整流電路和相敏檢波電路，這2種測量方法都是用分立電子元件搭成的，電路復雜，不易調試。AD698線性位移差分變壓器信號調理芯片彌補了這方面的缺陷，電路集成度高并且輸出增益可調。
　　
　　1、AD698的特點
　　
　　AD698是美國ADI公司生產的單片式線性位移差分變壓器信號調理系統。AD698與RVDT／LVDT配合，能夠高性、可重復性的將RVDT／LVDT的機械位移轉換成單極性或雙極性的直流電壓。AD698具有RVDT／LVDT檢測電路所有*的電路功能，只要增加幾個外接元源元件來確定激磁頻率和增益，就能把RVDT／LVDT的原始輸出信號轉換為一個比例直流信號，消除原邊驅動的幅度漂移所導致的比例系數誤差，改善測量的溫度性能和穩定性。
　　
　　AD698的主要特點有：
　　
　　1）內含晶振和參考電壓源，只需附加極少量的無源元件就可實現位置的機械變量到直流電壓的轉換，并且無需校準。提供用單片電路來調理RVDT信號的完整解決方案，其直流電壓輸出正比于RVDT的角度變化；
　　
　　2）器件的輸入電壓、輸出電壓及頻率適應范圍寬；能夠適用于不同類型的RVDT，如半橋式、同名端反相串聯4線輸出式等；
　　
　　3）器件能夠產生的激勵信號頻率為20～20kHz，這個頻率取決于他的外接電容器。其輸出電壓有效值可達24V，能夠直接驅動LVDT的初級激磁線圈，LVDT的次級輸出電壓有效值可以低于100mV；
　　
　　4）器件采用比值譯碼方案，振蕩器的幅值隨溫度變化不會影響電路的整體性能；
　　
　　5）輸出激勵源負載能力強，且具有熱保護功能；
　　
　　6）利用*的比率架構來消除傳統LVDT接口方法的多個弊端。具有無需調整；溫度穩定性提高；傳感器互換性得以改善的優勢。
　　
　　2、AD698的工作原理
　　
　　AD698用1個正弦波函數振蕩器和功率放大器驅動RVDT，并用2個同步解調器對初級和次級電壓進行解調，再通過一個除法電路來計算比率A／B，其后的濾波器和放大器可按比例調整輸出結果。輸出放大器測量500μA的參考電流并把他轉化成一個電壓值，從而得到一個與RVDT／LVDT磁芯位置成正比的直流電壓信號，其功能框圖如圖1所示。　　
　　AD698產生固定頻率和幅度的正弦激勵信號VEXC，VEXC輸出驅動RVDT／LVDT初級線圈，并用二個同步解調級來對初級和次級電壓進行解碼，解碼器決定了輸出電壓與輸入驅動電壓的比率（A／B），A／B的比值經濾波及放大后輸出。
　　
　　AD698內置一個低失真正弦波振蕩器，用來驅動RVDT／LVDT初級線圈。兩個同步解調通道用于檢測初級和次邊幅度。該器件將次級邊的輸出除以初邊的幅度，然后乘以一個比例系數。這樣可以消除初級邊驅動的幅度漂移所導致的比例系數誤差，改善溫度性能和穩定性。激勵正弦波的頻率和幅值由一個電阻器和一個電容器決定。輸出頻率在20Hz～20kHz可調，輸出有效幅值在2～24V可調。
　　
　　AD698的輸入包括二個獨立的同步解調通道A和B。B通道用來監測驅動RVDT／LVDT的激勵信號，A通道的作用與之相同，但是它的比較器引腳是單獨引出來的。因為在RVDT／LVDT處于零位的時候，A通道可能達到0V，所以A通道解調器通常由初級電壓（B通道）觸發。另外，可能還需要一個相位補償網絡給A通道增加一個相位超前或滯后量，比此來補償RVDT／LVDT初級對次級的相位偏移。
　　
　　AD698通過同步解調輸入幅值A（次級線圈側）和一個固定的參考輸入B（初級線圈側），消除了所有的偏移影響。
　　
　　信號被解調和濾波后，通過一個除法器來計算比率A／B，除法器的輸出是一個矩波信號。當A／B等于1時，矩形波的占空比為100％。輸出放大器測量500μA的參考電流并把它轉化成一個電壓值。當參考電流為500μA時，AD698輸出的傳遞函數為：
　　
　　Vn=500μAxA／BxR2
　　
　　其中R2為輸出增益電阻。
　　
　　3、AD698在RVDT傳感器測量中的應用
　　
　　設計要求實現RVDT傳感器20XXCW-1B測量，用于閥門開度的反饋控制。角位移傳感器20XXCW-1B是一種高精度變壓器旋轉角位移傳感器，主要技術指標如下：1）激勵電壓：12V，激勵頻率：400Hz；2）輸出角度范圍：+40°；3）輸出斜率：0．15+0．008V／°；4）線性誤差：不大于1％。
　　
　　3．1設計實現過程
　　
　　RVDT傳感器輸出變換后用于A／D采集，A／D輸入范圍為-5～+5V，RVDT輸出信號需進行必要的調理。RVDT傳感器的恒定輸出信號VB僅與激勵電壓有關，正常使用情況下，可不予考慮。電路實現如圖2所示。　　
　　1）工作電源選擇
　　
　　電路采用±15V雙電源工作，6．8μF鉭電容C1、C2和100nF瓷介電容C3、C4用于正負電源濾波。
　　
　　2）激勵頻率設置
　　
　　fesc=400Hz激勵信號頻率由C5確定，C5=35μF／fesc，所以C5=87．5nF。
　　
　　3）激勵電壓設置
　　
　　AD698激勵信號電壓由電阻R1確定，當Vesc=12V時，由Vesc與R1的特征曲線確定：R1阻值在1～2kΩ之間。
　　
　　設計中先用2．5kΩ電位器代替R1，調試獲得準確的R1值后，再采用標準電阻。
　　
　　4）帶寬頻率設置
　　
　　C6、C7和C8確定AD698帶寬頻率fSYSTEM，一般要求：
　　
　　C6=C7=C8=10-4FHz／fSYSTEM，fSYSTEM=400Hz／10=40Hz，所以C6=C7=C8=2．5μF。
　　
　　5）滿量程輸出電壓設定
　　
　　傳感器滿量程輸出電壓是傳感器靈敏度S（即輸出斜率），傳感器zui大工作范圍d（即輸出角度范圍）和R2的函數。　　
　　對于20XXCW-1B傳感器VOUT=±5V。將S=0．15V／°，d=±40°，得R2=1．667kΩ。
　　
　　6）偏置電壓設置
　　
　　R3、R4可實現輸出信號電壓正、負偏置調節。偏置電壓VOS與R3、R4的關系為　　
　　當VOS為正偏置時，Rd開路；當不需要設置VOS時，R3、R4均開路。在圖2電路中未連接R3、R4。
　　
　　3．2跟隨和濾波電路設計
　　
　　選用雙運放電路AD708實現AD698輸出信號的跟隨和濾波。
　　
　　3．3電路測試結果
　　
　　如圖電路，對電路輸入輸出信號進行測試，測試結果為：
　　
　　1）fesc=398Hz；R2=1．8kΩ時激勵電壓VEXCc=11．78V，滿足傳感器使用設計要求；
　　
　　2）信號輸出紋波小于10mV。信號一致性、重復性好。
　　
　　3．4設計中應注意的問題
　　
　　為實現適用于各種工作環境傳感器的正確測量，設計中應注意以下6點：
　　
　　1）工作電源優先選用線性電源。經濾波處理的DC／DC輸出電源也能夠實現減小信號干擾的目的。電源電壓在滿足器件正常工作要求的同時，電源電壓至少高于信號要求輸出電壓±2．5V；
　　
　　2）與激勵信號頻率及信號幅度及信號輸出幅值相關的阻容器件，應選用溫度系數和精度較高器件；
　　
　　3）計算獲得的部分阻容器件，如R1，R2，C5，C6，C7等與標準系列器件不一致，PCB設計時應考慮兩器件串聯或并聯應用；
　　
　　4）信號輸出應進行濾波處理；
　　
　　5）AD698激勵信號驅動能力大于30mA，滿足遠距離（大于100m）傳感器激勵需求，但在遠距離情況下，傳感器實際激勵電壓因引線電阻的存在使RVDT傳感器設計激勵信號減小，因此在這種使用情況下，要考慮傳感器恒定輸出信號的應用；
　　
　　6）RVDT傳感器多用于閥門等控制的反饋測量，實際應用中電纜束中信號種類多，應采用激勵源的信號獨立屏蔽的電路與RVDT傳感器的信號連接方式，以減小信號的干擾。
　　
　　4、結論
　　
　　采用集成芯片AD698實現RVDT傳感器的測量，可根據傳感器特性靈活設置RVDT傳感器激勵信號的頻率和幅值，改變輸出信號范圍和偏置。應用中對電路電源、信號濾波以及信號線連接方式的優化設計，極大地減小了信號干擾，實現了RVDT信號的測量，為后續RVDT信號的反饋控制應用提供支持。