一、核心原理：为什么转轴能让它产生信号？

电涡流传感器的端部有一个线圈。当我们给它通入高频电流时，线圈周围会产生一个高频交变磁场。

• 当被测金属表面接近这个磁场时，根据电磁感应原理，金属表面会感应出电涡流。

• 这个电涡流会产生一个与原磁场方向相反的磁场，从而改变线圈的等效阻抗。

• 传感器输出的电压与探头到金属表面的距离成正比（在一定的线性范围内）。

因此，只要转轴表面相对于探头的距离发生周期性变化，传感器的输出电压就会产生周期性波动。这个波动经过处理，就成了计算转速的原始信号。

二、如何产生脉冲信号？—— 物理实现

要让转轴每转一圈产生一个或多个信号，需要在轴上人为制造一些“距离突变点”。常见的方式有以下三种：

1. 测速齿轮（最常用）：在转轴上安装一个带有多个齿的齿轮，传感器正对齿顶安装。齿轮每转过一个齿，探头与金属的距离就经历一次“远（齿根）-近（齿顶）-远（齿根）”的变化。这种方法的优势是每转可以产生多个脉冲，能提高低速测量的精度。

2. 单键槽/凹槽：利用转轴上现有的键槽，或专门加工一个凹槽。当键槽转到探头下方时，距离突然变远，产生一个脉冲；其他位置距离恒定。这种方式每转只产生一个脉冲，常用于确定相位基准。

3. 凸键/孔眼：在光滑的轴上焊接一个凸起的金属块或钻一个小孔。原理类似，都是制造一个局部的距离突变。

三、从物理信号到转速数值——信号处理链路

整个过程可以分为三个步骤：

第一步：拾取与转换（探头 + 前置器）

• 探头：安装在轴承座或支架上，垂直对准测速齿轮（或键槽），两者之间的间隙必须精确调整在传感器的线性量程中点（通常在1mm左右），以保证输出信号的幅值稳定。

• 前置器：这是信号处理的核心。它给探头提供高频振荡电流，同时接收因距离变化引起的阻抗变化，并将其解调、放大，最终输出一个与距离成线性关系的模拟电压信号。

第二步：整形与计数（采集卡/PLC）

• 前置器输出的信号是一个类似于正弦波的模拟信号。

• 这个信号被送入数据采集卡或PLC的高速计数模块。模块内部的比较器电路会设定一个触发电平（阈值），每当正弦波上升穿过阈值时，就输出一个标准的方波脉冲。

第三步：计算转速（软件/控制器）
控制器在接收到脉冲序列后，有两种计算方式：

• 测频法（适用于中高速）：

  • 在固定的时间窗口（例如1秒）内，记录收到的脉冲个数。

  • 计算公式：转速 $���$ = $\frac{60\times \text{脉冲个数}}{\text{每转脉冲数}}$

  • 例如，一个60齿的齿轮，1秒内收到1000个脉冲，那么转速 = $60\times 1000\mathrm{/}60=1000$ RPM。

• 测周期法（适用于低速，精度更高）：

  • 测量两个相邻脉冲之间的时间间隔（周期）。

  • 转速 $���$ = $\frac{60}{\text{周期(秒)}\times \text{每转脉冲数}}$。