雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器及其控制方法、使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器及其控制方法、使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電渦流傳感器的工作機(jī)理是電渦流效應(yīng)，當(dāng)通有高頻電流信號的電渦流傳感器線圈靠近金屬表面時，在金屬表面產(chǎn)生相應(yīng)的高頻電渦流信號，這個高頻電渦流信號反作用于傳感器的線圈，使傳感器線圈中電流信號的幅值和相位發(fā)生改變，距離越近，電渦流效應(yīng)越強(qiáng)，傳感器線圈中電流信號的幅值下降也越大。電渦流轉(zhuǎn)速傳感器就是通過電渦流效應(yīng)檢測傳感器線圈與轉(zhuǎn)動的齒輪或鍵槽間的距離變化來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的。電渦流傳感器主要用于非接觸的轉(zhuǎn)速、位移測量以及旋轉(zhuǎn)的機(jī)械的振動監(jiān)測與分析，靈敏度和分辨率高，頻響寬，長期工作可靠性好。
[0003]目前許多行業(yè)需要應(yīng)用到轉(zhuǎn)速傳感器，對轉(zhuǎn)速傳感器的要求越來越高。
[0004]如高速鐵路機(jī)車和城市軌道交通車輛領(lǐng)域，轉(zhuǎn)速傳感器應(yīng)用于列車控制系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和制動系統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域均為機(jī)車的核心領(lǐng)域，任何一個應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)速度信號異常均將極大的影響機(jī)車的安全運行，因此在高鐵和城軌領(lǐng)域應(yīng)用的轉(zhuǎn)速傳感器，對其產(chǎn)品信號輸出的穩(wěn)定性和可靠性提出了極高的要求，也決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝必須較傳統(tǒng)同類產(chǎn)品有極大的提升。一般采用的是雙通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器和磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，還要求兩個轉(zhuǎn)速通道間滿足一定的相位關(guān)系(一般為90° )，對于兩個檢測通道的裝配位置有極高的要求。而此兩種傳感器具有以下缺陷:
(1)這兩種轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)部含有磁鐵部件，使用過程中傳感器表面容易吸附導(dǎo)磁性物質(zhì)，如鐵灰或鐵肩等，影響傳感器工作，不能做到免維護(hù)，對工作環(huán)境要求高；
(2)而且抗電磁場、無線電干擾能力差；
(3)現(xiàn)有的雙通道轉(zhuǎn)速傳感器通常為雙通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、雙通道磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，很難作到小型化。
[0005]同時，傳統(tǒng)電渦流傳感器使是用漆包線繞制成的線圈，由于制作工藝的缺陷，繞制的線圈參數(shù)差異較大，線圈結(jié)構(gòu)容易變形、一致性差，不適宜批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器，所述雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器能檢測測速齒輪的旋轉(zhuǎn)方向，免維護(hù)，并且抗外界干擾能力強(qiáng)，適合惡劣環(huán)境使用。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器，包括了 PCB線圈電路板，以及為線圈電路板提供高頻電流信號和對PCB線圈電路板的反饋信號進(jìn)行處理的信號調(diào)理電路板；所述信號調(diào)理電路板為兩塊；所述兩塊信號調(diào)理電路板平行設(shè)置，所述PCB線圈電路板設(shè)置在信號調(diào)理電路板的一端；所述PCB線圈電路板和信號調(diào)理電路板固定在傳感器殼體內(nèi)。
[0008]所述PCB線圈電路板，制造工藝較傳統(tǒng)線圈工藝，參數(shù)精度更高，且適合批量生產(chǎn)，簡化了所述雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器的制造難度，提高了測量精度。
[0009]所述PCB線圈電路板和信號調(diào)理電路板通過嵌套結(jié)構(gòu)和連接件組合成一個整體固定在傳感器殼體內(nèi)。
[0010]PCB線圈電路板包含有兩個線圈，為第一線圈和第二線圈；所述線圈為N匝；所述線圈繞成圓形、方形或者多邊形的一種或多種；所述線圈直徑根據(jù)安裝空間和間隙要求的不同而不同，可以根據(jù)生產(chǎn)的不同需要進(jìn)行選擇。
[0011]優(yōu)選地，所述兩塊信號調(diào)理電路板上設(shè)有信號調(diào)理電路；所述信號調(diào)理電路進(jìn)行了 EMC抗干擾處理；所述信號調(diào)理電路采用定頻調(diào)幅測量。通過定頻調(diào)幅的測量，選擇固定的頻率進(jìn)行傳輸，濾除干擾。采用定頻調(diào)幅式電渦流檢測技術(shù)，可以提高傳感器的可靠性，增強(qiáng)傳感器抗外界干擾的能力。
[0012]所述信號調(diào)理電路包括電源電路單元、高頻激勵電路單元、信號檢測通道單元、信號放大電路單元、信號轉(zhuǎn)換電路單元；
所述電源電路單元，為各電路單元提供所需的工作電壓；
所述高頻激勵電路單元，PCB線圈電路板提供高頻電流信號；
所述信號檢測通道單元，接收PCB線圈電路板的反饋信號并進(jìn)行信號處理；
所述信號放大電路單元，對信號檢測通道單元的信號進(jìn)行信號放大處理；
所述信號轉(zhuǎn)換電路單元，將放大處理后的信號進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換后輸出測量信號。
[0013]優(yōu)選地，所述兩塊信號調(diào)理電路板分為第一信號調(diào)理電路板和第二信號調(diào)理電路板；所述信號檢測通道單元為兩個，分別為第一信號檢測通道單元和第二信號檢測通道單元；所述第一信號調(diào)理電路板上集成了電源電路單元、高頻激勵電路單元和第一信號檢測通道單元；所述第二信號調(diào)理板上集成了第二信號檢測通道單元、信號放大電路單元和信號轉(zhuǎn)換電路單元；所述兩塊信號調(diào)理電路板間通過連接件進(jìn)行通訊。通過信號調(diào)理電路單元在兩塊信號調(diào)理電路板上的合理分布，兩個檢測通道共用電源電路單元、高頻激勵電路單元、信號放大電路單元和信號轉(zhuǎn)換電路單元，既能實現(xiàn)雙通道控制，又簡化了硬件單元，節(jié)約了空間。
[0014]優(yōu)選地，所述傳感器的輸出信號為兩個通道信號，所述兩個測量通道信號的相位關(guān)系因PCB線圈與被測物體的相對位置的不同而不同；所述輸出信號為四路轉(zhuǎn)速信號，分別為兩個通道的同步信號和反相信號。這樣通過改變PCB線圈與被測物體的相對位置，可以滿足實際情況中對兩個測量通道信號間位特定的相位差的需求。
[0015]所述傳感器殼體的內(nèi)部填充并包裹有電子密封膠。
[0016]本發(fā)明的另一目的，在于提供一種雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器的控制方法。
[0017]一種雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器的控制方法，應(yīng)用上述的雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器，其步驟為:
51.位于第一信號調(diào)理電路板上的電源電路單元和高頻激勵電路單元分別給第一信號調(diào)理電路板和第二信號調(diào)理電路板提供電源和高頻激勵信號；
52.反饋信號的采集和處理由雙通道控制，分別為第一信號檢測通道單元采集并處理PCB線圈電路板上第一線圈感應(yīng)的信號，第二信號檢測通道單元采集并處理PCB線圈電路板上第二線圈感應(yīng)的信號；所述兩路信號同時進(jìn)入第二信號調(diào)理電路板上進(jìn)行放大和信號轉(zhuǎn)換。
[0018]此外，本發(fā)明的另一目的，在于提供一種雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器的使用方法。
[0019]一種使用上述雙通道電渦流轉(zhuǎn)速傳感器的方法，進(jìn)行速度測量前，將傳感器殼體安裝在被測物體的徑向位置，傳感器殼體PCB線圈電路板所在端的端部與被測物體之間留有間隙。
[0020]發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過采用定頻調(diào)幅式電渦流檢測技術(shù)，抗電磁干擾能力強(qiáng)，受外界環(huán)境影響程度很小，且克服了兩路電渦流通道間信號互相干擾，同時克服了傳感器表面容易吸附導(dǎo)磁性物質(zhì)，如鐵灰或鐵肩等，影響傳感器工作，不能做到免維護(hù)，對工作環(huán)境要求高的缺陷；通過對硬件單元的合理設(shè)計和布局，使得有限的空間內(nèi)集成兩路電渦流測量電路，實現(xiàn)了小型化；通過對信號調(diào)理電路板和線圈數(shù)量和空間位置的控制，使得能夠方便的獲取二路速度通道間的相位差，測出速度的大小和方向；另外采用工藝成熟的PCB電路板工藝制作的線圈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的使用漆包線繞制成的線圈，能有效的保證線圈參數(shù)的一致性和線圈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，滿足批量生產(chǎn)的要求。
[0021]本發(fā)明不僅可以運用到高速鐵路機(jī)車和城市軌道交通車輛領(lǐng)域，其他對金屬轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量的領(lǐng)域也適用。因此，具有重要的實際應(yīng)用推廣價值。
【附圖說明】
[0022]圖1是實施例1的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是實施例1的PCB線圈電路板不意圖；
圖3是實施例1的工作原理示意圖；
圖4是實施例1的相位調(diào)整示意圖；
圖5是實施例1的輸出信號示意圖；
圖6為實施例1的安裝使用的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本發(fā)明的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實