电涡流转速测量

测速的物理基础

电涡流传感器属于电感式（电涡流式）传感器，其探头线圈由高频电流激励，在靠近的金属导体中感应出电涡流。电涡流产生的反磁场改变线圈的等效阻抗（等效电感与等效电阻），因此线圈阻抗随探头到导体表面的距离（或导体材料、形状）而变化。把这一阻抗变化经测量电路转换为电压（或电流）变化，就得到与被测距离相关的电信号。

周期槽齿信号的产生

在转速测量中，被测旋转体（轴）上加工有等间距的槽或齿。旋转体转动时，探头依次掠过凸出的齿顶和凹下的槽（或缺齿）位置，探头与导体表面的等效距离发生周期性变化，于是传感器输出一个周期性变化的电信号。旋转体转过一个齿（或一个槽）的间隔，输出信号变化一个周期。因此输出信号的基波频率与转速成正比，比例系数由旋转体上的槽（齿）数决定。

信号处理与频率测量

传感器输出的周期性信号幅度、波形往往不规整，需要先经放大电路提高幅值，再经整形电路（如施密特触发器等）变成边沿陡峭、幅度规范的脉冲序列。频率计对该脉冲序列计数，输出频率值 f，单位为 Hz（1 Hz 表示每秒一个脉冲周期）。

转速换算关系

设旋转体上的槽（齿）数为 n，输出脉冲频率为 f（Hz），则被测轴转速 N 为

符号与单位：

• f：频率计测得的脉冲频率，单位 Hz（s⁻¹）；
• n：旋转体上的槽（齿）数，无量纲；
• N：被测轴转速，单位 r/min（转每分）。

式中乘以 60 是把“每秒转数”换算成“每分转数”。该式成立的条件是：每个槽（齿）在旋转一周中只产生一个脉冲周期，即脉冲频率与“每秒经过探头的槽（齿）数”一致；若信号处理电路对每个齿产生多个脉冲（如倍频），则需相应修正 n 的取值。

适用范围与注意点

• 被测体应为金属导体，且探头与齿（槽）之间的等效距离变化能引起足够大的电涡流阻抗变化；
• 槽（齿）应沿圆周等间距分布，否则脉冲间隔不均匀，瞬时频率不能直接代表匀速转速；
• 该方法测得的是平均转速（在频率计闸门时间内取平均），闸门时间越长，平均效果越强，对转速波动的分辨能力越低；
• 频率计的量程与整形电路的响应速度限制了可测最高转速，齿数 n 越多，同一转速下 f 越高，对后续电路带宽要求越高。