Ein neues Verfahren zur korrelativen berührungslosen Geschwindigkeits- und Abstandsmessung mit Wirbelstromsensoren wird vorgestellt. Das Meßsystem besteht aus zwei differentiellen Wirbelstromsensoren, die in Fahrtrichtung hintereinander am Achsengestell positioniert sind, und einem Korrelator. Die zeitabhängigen Meser Sensoren enthalten als Information die Unregelmäßigkeit des Schienenstrangs. Die Aufgabe des Korrelators ist es dabei, aus der Kreuzkorrelationsfunktion dieser Signale deren zeitlichen Abstand zu extrahieren, über den dann die Geschwindigkeit ermittelt wird. Die Sensoren bestehen aus einer Anregungsspule und zwei Meßspulen, die hintereinander angeordnet sind. Die Anregungsspule erzeugt ein primäres wechselndes magnetisches Feld, das einen Wirbelstrom innerhalb des elektrisch leitenden Materials in der näheren Umgebung (Schienenstrang) induziert. Der Wirbelstrom erzeugt ein sekundäres Magnetfeld, das dem primären entgegengesetzt ist. Aus dem resultierenden Gesamtmagnetfeld werden dann Spannungssignale als Ausgangssignale erhalten. Die Signalvorverarbeitung enthält eine phasenempfindliche Demodulationsstufe. Durch diese Meßanordnung sind störende Einflüsse durch vertikale und seitliche Bewegungen sowie durch Kippbewegungen beseitigt. Für die Messungen werden der Abstand der Sensoren, die am Achsengestell einer Elektrolokomotive angebracht sind, zwischen 200 mm und 500 mm und der Schienen-Sensor-Abstand zwischen 60 mm und 105 mm variiert. Die Geschwindigkeiten betragen bei Bahnhofsdurchfahrten maximal 40 km/h und auf freier Strecke maximal 110 km/h. Mit dem Meßsystem werden bei der Geschwindigkeitsmessung Standardabweichungen von unter 0,5 % erreicht, wenn das Produkt aus Geschwindigkeit und durchschnittlicher Zeitkonstante 1 m beträgt. Der relative Fehler der Abstandmessung liegt in allen Fällen unter 0,2 %. Das Sensorsystem ist gegenüber Umgebungseinflüssen (Schmutz, Regen, Schnee) unempfindlich.
Non-contact speed and distance measurement of rail vehicles using eddy current sensors
Berührungslose Geschwindigkeits- und Abstandsmessung von Schienenfahrzeugen mit Wirbelstromsensoren
1999
7 Seiten, 11 Bilder, 12 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Englisch
Eddy current sensor system for non-contact speed and distance measurement of rail vehicles
British Library Conference Proceedings | 2000
|Innovative speed sensors in rail vehicles
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