引言
随着我国列车技术的发展，列车的速度不断提高，这样快速的在线测量列车行驶速度就很有必要。电涡流传感器是基于电涡流效应，将非电量转换为线圈阻抗的变化进行测量的。它具有体积小、灵敏度高、动态响应快和非接触测量等优点，目前广泛应用于电力、石化、机械、冶金等行业。本文以电涡流位移传感器为基础，利用两个电涡流位移传感器放在钢轨的一侧，当列车经过测量装置时可以实时得到列车的行驶速度。
1电涡流传感器工作原理
电涡流传感器测位移的原理(见图1)。当线圈中有一高频电流通过时,便产生高频电磁场。如果线圈附近有一块金属体,金属体内就要产生感应电流,这种电流在金属体内是闭合的,且流动的路线呈涡旋形,故名涡流。
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高频信号电流i施加于邻近金属体一侧的电感线圈L上,L产生的高频电磁场Фi作用于金属体的表面。由于趋附效应,高频电磁场不能透过具有一定厚度的金属体,而仅作用于金属表面的薄层内金属体表面感应的涡流ie产生的电磁场Фe反作用于线圈L上,改变其电感的大小,电感的变化程度与线圈的外形尺寸,线圈至金属体之间的距离d、金属体材料的电阻率ρ、磁导率μ、激励电流强度I、频率f及线圈的几何形状等参数有关。假定金属体是均质的,其性能是线性和各向同性的,则线圈的电感L可用如下函数来表示:L=f(ρ,μ,i,f,r,d)当被测材料一定时,ρ、μ为常数,在具体仪表中i、f为定值,传感器制成后,r也为常数。由此可见,如果控制ρ、μ、i、f、r值恒定不变,那么电感L就成为距离d的单值函数。所以,只要测出线圈电感的数值,就可以确定线圈至金属之间的距离d,即金属体的位移。
2测量原理
两个电涡流位移传感器测量系统测量原理图(见图2)。两个电涡流位移传感器固定在钢轨一侧，间距大于60mm。当旅客客车经过测量装置的时候，通过两个电涡流位移传感器的触发时间间隔计算得出的行车速度。同时根据电涡流位移传感器的输出波形可以判断出经过客车的节数。设客车车轮通过电涡流位移传感器Ⅰ和电涡流位移传感器Ⅱ的时间间隔是t1，两个触发器的安装距离为已知L，则客车速度v=L/t1。
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3整形电路设计
由于列车经过测量装置的时候，电涡流位移传感器感应车轮位置的前端输出部分是一个变化值(见图3)，原始的输出信号不仅有小的尖峰干扰还有明显的衰减振荡，如果不对这种现象加以处理，这种尖峰和振荡干扰就会使中央处理单元捕获一系列脉冲信号，从而导致整个系统的逻辑混乱。因此需要对该信号进行处理以保证列车车轮经过装置中央处理单元只捕获到一个唯一的信号。
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图3中以电涡流传感器稳定输出电压值为电涡流传感器原始输出信号处理电路，原始信号首先通过比较电压可调的比较电路的调整，基本可以过滤掉电涡流传感器信号的前端尖峰干扰和衰减振荡的现象。图4所示只有当原始信号的幅值大于设定的门限电压时，比较器才有输出信号。只要合理设置门限电压就可以过滤掉前端的尖峰干扰。为过滤涡
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流传感器后端的尖峰和衰减振荡现象，对信号进行延时处理，比较器的输出信号经过第一次单稳处理后用一个持续时间较长的方波信号覆盖很多的持续时间很短的方波信号，然后对此信号再进行处理后就得到二次整形后信号所示的信号（见图5），这样就可以保证中央单元能够准确而且唯一的捕获每个车轮分别经过电涡流位移传感器时传感器上升沿时的时间（t1和t2），则根据测量原理客车速度v=L/(t2-t1)。实际试验中两个电涡流传感器相距：25cm，轮对分别经过两个涡流传感器的时间间隔为：140ms，则根据公式旅客客车的速度为：6.43km/h。
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4结论
电涡流传感器是基于电涡流效应，将非电量转换为线圈阻抗的变化进行测量的。它具有体积小、灵敏度高、动态响应快和非接触测量等优点，目前广泛应用于电力、石化、机械、冶金等行业。本文提出一种基于电涡流位移传感器在线测量列车行驶速度的方法。通过对电涡流位移传感器输出原始脉冲信号处理，最后得到当车轮经过测量装置时只捕获到唯一的信号，根据两个电涡流位移传感器信号上升沿计算得到列车的行驶速度。实际试验中两个电涡流传感器相距：25cm，轮对分别经过两个涡流传感器的时间间隔为：140ms，则根据公式旅客客车的速度为：6.43km/h。
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