浅谈振荡器对于不同测速传感器的影响

0 引言

在大型转动机械的转速测量工作中，测速探头搭配测 速齿轮的测速方式是最常用、最成熟的技术方案。测速齿 轮常随转动设备一同供货，更换测速齿轮存在价格昂贵、 定制周期长等问题。此外，部分测速齿轮通过转动机械的 转子轴头铣得，无法更换且修复困难。

1 现存问题描述

在国内某大型转机的测速环节中，选择霍尔式传感器 搭配测速齿轮的技术方案，如图 1 所示。由于测速齿轮损 伤，测速结果出现大幅波动，测试结果如图 2 所示。

2 离线试验

由试验及现场应用经验，电涡流探头在试件损伤的情 况下测速结果较好。将试件安装至转速校验 台上，安装测速探头，并将测速探头分别接至测速装置和 快速记录仪；测速装置通过以太网连接至调试笔记本，实 时监测实测转速。通过调试笔记本的转速曲线和快速记录 仪的探头波形记录曲线，用以分析试件损伤、校验台转速 以及不同探头类型对测速结果的影响。由于电涡流探头测速结果良好，为对比分析，将电涡 流探头和霍尔探头同时接进转速测量装置进行试验,当低转速时，转速测量装置无法检测 MPU 的有效信号， 故转速恒为 0RPM ；当转速升至 1500RPM 时，转速测量装 置可以检测 MPU 的有效信号， 但转速波动较大。当实际转 速为 1500RPM 时，测速结果偏差约为 ±80RPM。随着转 速的升高，测速误差逐渐减小。至 3000RPM 时，测速误差 约为 ±5RPM。

3 原因分析

MPU 的测量原理为磁 / 电感应，即当穿过线圈的磁通 变化时，线圈会感应出电压，且磁通变化越快，感应电压 越大。由于磁通的变化率可通过转速体现，故转速越快， 输出电压越大。转速测量装置中 MPU 测速通道的有效电压为 1Vrms ～ 35Vrms。当低转速时，由于磁通变化率小，感应电压较 低，故转速测量装置无 MPU 的测量转速；随着实际转速的 逐渐升高，感应电压逐渐增大，当某一齿对应的感应电压 超过最低值时，转速测量装置的 MPU 监测通道能够测量到 转速信号。MPU 处试件凹面的示意图如图 11A 所示。由于凹面为 平面， 故当探头轴线和凹面垂直时磁通最小，且此时磁通 变化率为 0。由于试件逆时针旋转，故在此过程中磁通量 先减小后增大，对应感应电动势由负值变为正值，从而形 成正常过零现象，由于霍尔探头的输出波形为边缘陡峭的频率信号，故 转速测量装置中的阈值调整方法无法完成有效的波形预处 理功能，进而导致转速测量装置测量结果波动。前置器通过其内部振荡器产生高频电流，通 过延长电缆送至探头线圈。由于电磁感应，线圈产生交变 磁场并作用于被测体。由于涡流效应，被测体上感应出交 变涡流。交变涡流感应出交变磁场，并反作用于探头线圈， 引起线圈上交变电流的幅值和相位变化（变化程度受探头与被测体距离影响）。检测电路监测该幅值和相位变化，经 放大器等运算电路得到反映探头与被测体距离的电压信号。

4 结论

电涡流探头为位移测量传感器，其输出信号为连续电 压信号。其输出信号经转速测量装置的预处理环节后，能 够输出规整的波形，消除试件缺陷的影响，进而获得良好 的测速效果。电涡流探头的缺点为元件数量多，单一元件损坏可能 影响整体测量功能，故障率较高。霍尔探头以霍尔元件为核心，体积小、寿命长、灵敏 度高、抗干扰能力强，输出信号稳定。此外，该有源探头 的测量过程不受转速影响，能够实现全转速范围内的高精 度转速波形拾取。



 

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