专利名称：一种电涡流式传感装置与工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种电涡流式传感装置与设置有该电涡流式传感装置的工程机械。
背景技术：
随着国内工程机械行业的竞争日渐激烈，加上工程机械价格昂贵，用户对工程机械的自动化程度和操作安全性的要求日益提高。然而，目前对于工程机械中常用的钢索的状态缺乏有效的监控，如对钢索的磨损状态无法监控，从而可能出现在钢索已经破损的状 态仍继续作业，导致出现安全隐患；又如对钢索的运动状态(包括钢索运行及停止)无法监控，从而无法实现根据钢索实时的运动状态进行相应的控制操作，难以实现工程机械自动化作业。故，亟待提供一种有效监控的钢索的运动状态或/和磨损状态的装置，以提升工程机械钢索的自动化能力或/和安全的可控性。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷和不足，本发明的第一目的在于提供一种对金属导体的磨损状态或/和运动状态有效监控的电涡流式传感装置，包括一对间隔预设距离的电涡流式传感器；解算单元，用于接收所述一对电涡流式传感器的输出信号，并且运算确定及输出所述一对电涡流式传感器的输出信号对应的差模信号或/和共模信号；控制单元，用于根据所述共模信号的幅度变化确定位于所述一对电涡流式传感器之间的金属导体的磨损状态，或/和，用于根据所述差模信号的幅度变化及频率变化确定所述金属导体的运动状态。进一步地，所述控制单元包括磨损确定子单元，用于在所述共模信号的幅度变化大于第一预设阈值时，确定所述金属导体磨损。进一步地，所述控制单元包括损坏确定子单元，用于在所述共模信号的幅度变化大于第二预设阈值时，确定所述金属导体损坏，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。进一步地，所述控制单元包括运动确定子单元，用于在所述差模信号的幅度变化大于第三预设阈值且所述差模信号的频率变化大于第四预设阈值时，确定所述金属导体运动。进一步地，所述控制单元静止确定子单元，用于在所述差模信号的幅度变化小于所述第三预设阈值且所述差模信号的频率变化小于所述第四预设阈值时，确定所述金属导体静止。进一步地，所述电涡流式传感器包括电感线圈，用于根据所述电感线圈与所述金属导体产生的电涡流输出电压信号。为了克服现有技术的上述缺陷和不足，本发明的第二目的在于提供一种工程机械，该工程机械包括金属导体及上述任一种电涡流式传感装置，所述金属导体位于所述电涡流式传感装置的一对电涡流式传感器之间。进一步地，所述工程机械还包括控制器，用于接收所述电涡流式传感装置中的控制单元在确定所述金属导体磨损时发送的第一提示信息；或/和用于接收所述控制单元在确定所述金属导体损坏时发送的第二提示信息；或/和用于接收所述控制单元在确定所述金属导体运动时发送的第三提示信息；或/和用于接收所述控制单元在确定所述金属导体静止时发送的第四提示信息。进一步地，所述金属导体为钢索。本发明电涡流式传感装置通过利用电涡流式传感器与金属导体表面产生的电涡 流效应，产生出一个差分信号及共模信号，进而根据差分信号的变化频率及变化幅度判断 金属导体的运行状态，以及根据共模信号的变化幅度判断钢索的磨损状态，能自动地、有效 地监控金属导体的运动状态或/和磨损状态，从而提升工程机械钢索的自动化能力或/和安全的可控性，整体结构简单实用、成本低廉。
图I为本发明电涡流式传感装置的实施例结构框图；图2为包括图I所示电涡流式传感装置的工程机械实施例结构框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图I及图2所示，本发明电涡流式传感装置实施例包括一对电涡流式传感器11、13、解算单元3及控制单元5 ;其中，该一对电涡流式传感器11、13间隔预设距离；解算单元3用于接收电涡流式传感器11、13的输出信号，并且运算确定及输出电涡流式传感器11、13的输出信号对应的差模信号或/和共模信号；控制单元5用于根据共模信号的幅度变化确定位于电涡流式传感器11、13之间的金属导体21的磨损状态，或/和，用于根据差模信号的幅度变化及频率变化确定金属导体21的运动状态。上述电涡流式传感器11、13可以采用常用的各种电涡流式传感器，其利用自身与金属导体21之间的电涡流效应将自身与金属导体21之间的距离等非电被测参量转换为线圈的电感或阻抗变化，即输出表征自身与金属导体21之间距离的电信号。上述电涡流式传感器11、13间的预设距离可以根据实际需要进行调整。解算单元3可以包括常用的差模信号运算电路及共模运算电路，以确定电涡流式传感器11、13的输出信号对应的差模信号或/和共模信号；在此不再对解算单元3中常见的差模信号运算电路及共模运算电路的具体电路结构进行赘述。可以理解的是，理论上，由于金属导体21位于电涡流式传感器11、13之间，且电涡流式传感器11、13之间的距离(即上述预设距离)固定，若金属导体21未磨损(即厚度不变)，则电涡流式传感器11至金属导体21的距离与电涡流式传感器13至金属导体21的距离之和为上述预设距离与金属导体21厚度的差值，该差值为一个固定值，亦即电涡流式传感器11、13的输出信号所对应的共模信号的幅度不变；一旦金属导体21有磨损，其厚度会减�。虻缥辛魇酱衅�11至金属导体21的距离与电涡流式传感器13至金属导体21的距离之和亦相应增大，即电涡流式传感器11、13的输出信号所对应的共模信号的幅度增大。优选地，考虑到电涡流式传感器11、13的工作稳定度(即在金属导体21未出现磨损的情况下，二者输出信号对应的共模信号也可能产生微小的变化)及实际工作时可能产生误差(如金属导体21在长度方向上的厚度不一致，导致在不同位置感测时，共模信号的幅度也可能不一样)，可以设置一个第一预设阈值，控制单元5包括磨损确定子单元51，该磨损确定子单元51只有在电涡流式传感器11、13的输出信号对应的共模信号的幅度变化大于上述第一预设阈值时，才确定金属导体21磨损。该第一预设阈值的设置可以以能过滤掉实际工作时因非磨损原因导致上述共模信号发生的小幅变化为目标，取值大小可自由调整。具体操作时，考虑到金属导体21的细微磨损对工程机械作业及性能影响不大，可以将该第一预设阈值设置得稍大。更优选地，还可以设置大于上述第一预设阈值的第二预设阈值，控制单元5包括损坏确定子单元53，该损坏确定子单元53在上述共模信号的幅度变化大于第二预设阈值时，确定金属导体21损坏；该第二预设阈值的取值大小可以以金属导体21破损至不能安全地作业时共模信号的幅度变化为参考，以便于能及时发现因金属导体21破损而导致的安全隐患。可以理解的是，理论上，由于金属导体21位于电涡流式传感器11、13之间，若金属导体21静止不动，则电涡流式传感器11至金属导体21的距离与电涡流式传感器13至金属导体21的距离之差为一个固定值，亦即电涡流式传感器11、13的输出信号所对应的差模信号的幅度不变(频率也不变)；一旦金属导体21运动，电涡流式传感器11、13的输出信号所对应的差模信号的幅度及频率均为相应改变。优选地，同样基于电涡流式传感器11、13的工作稳定度及实际工作时可能产生误差的考虑，可以设置第三预设阈值及第四预设阈值，该第三预设阈值及第四预设阈值的设置可以以能过滤掉实际工作时因误差导致上述差模信号的幅度及频率发生的小变化为目标，取值大小可自由调整；控制单元5包括运动确定子单元55及静止确定子单元57，运动确定子单元55在上述差模信号的幅度变化大于第三预设阈值且差模信号的频率变化大于第四预设阈值时，确定金属导体21运动；静止确定子单元57在上述差模信号的幅度变化小于第三预设阈值且差模信号的频率变化小于第四预设阈值时，确定金属导体21静止。具体操作时，电涡流式传感器11、13可以包括电感线圈，以便根据电感线圈与金属导体21产生的电涡流输出电压信号，进而根据二者输出的电压信号运算确定上述共模信号及差模信号。继续参照图2，上述电涡流式传感装置可以应用于包括金属导体21的工程机械中，该工程机械还包括控制器23，用于接收电涡流式传感装置中的控制单元5在确定金属导体21磨损时发送的第一提示信息；或/和用于接收控制单元5在确定金属导体21损坏时发送的第二提示信息；或/和用于接收控制单元5在确定金属导体21运动时发送的第三提示信息；或/和
用于接收控制单元5在确定金属导体21静止时发送的第四提示信息。
具体操作时，上述控制器23可以为单片机，可以通过CANBUS (即CAN总线)与控制单元5连接以传输信号，在接收到各种提示信息后进行各种操作。上述金属导体21可以为钢索等。本发明各实施例通过利用电涡流式传感器与金属导体表面产生的电涡流效应，产生出一个差分信号及共模信号，进而根据差分信号的变化频率及变化幅度判断金属导体的运行状态，以及根据共模信号的变化幅度判断钢索的磨损状态，能自动地、有效地监控金属导体的运动状态或/和磨损状态，从而提升工程机械钢索的自动化能力或/和安全的可控 性，整体结构简单实用、成本低廉。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电涡流式传感装置，其特征在于，包括 一对间隔预设距离的电涡流式传感器(11、13 ); 解算单元(3)，用于接收所述一对电涡流式传感器(11、13)的输出信号，并且运算确定及输出所述一对电涡流式传感器(11、13)的输出信号对应的差模信号或/和共模信号； 控制单元(5)，用于根据所述共模信号的幅度变化确定位于所述一对电涡流式传感器(11、13)之间的金属导体(21)的磨损状态，或/和，用于根据所述差模信号的幅度变化及频率变化确定所述金属导体(21)的运动状态。
2.根据权利要求I所述的电涡流式传感装置，其特征在于，所述控制单元(5)包括磨损确定子单元(51)，用于在所述共模信号的幅度变化大于第一预设阈值时，确定所述金属导体(21)磨损。
3.根据权利要求2所述的电涡流式传感装置，其特征在于，所述控制单元(5)包括损坏确定子单元(53)，用于在所述共模信号的幅度变化大于第二预设阈值时，确定所述金属导体(21)损坏，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。
4.根据权利要求I所述的电涡流式传感装置，其特征在于，所述控制单元(5)包括运动确定子单元(55)，用于在所述差模信号的幅度变化大于第三预设阈值且所述差模信号的频率变化大于第四预设阈值时，确定所述金属导体(21)运动。
5.根据权利要求4所述的电涡流式传感装置，其特征在于，所述控制单元(5)包括静止确定子单元(57)，用于在所述差模信号的幅度变化小于所述第三预设阈值且所述差模信号的频率变化小于所述第四预设阈值时，确定所述金属导体(21)静止。
6.根据上述权利要求1-5中任一项所述的电涡流式传感装置，其特征在于，所述电涡流式传感器(11、13)包括电感线圈，用于根据所述电感线圈与所述金属导体(21)产生的电涡流输出电压信号。
7.—种工程机械，包括金属导体(21)，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的电涡流式传感装置，所述金属导体(21)位于所述电涡流式传感装置的一对电涡流式传感器(11、13)之间。
8.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，还包括控制器(23)，用于接收所述电涡流式传感装置中的控制单元(5)在确定所述金属导体(21)磨损时发送的第一提示信息；或/和 用于接收所述控制单元(5)在确定所述金属导体(21)损坏时发送的第二提示信息；或/和 用于接收所述控制单元(5)在确定所述金属导体(21)运动时发送的第三提示信息；或/和 用于接收所述控制单元(5)在确定所述金属导体(21)静止时发送的第四提示信息。
9.根据权利要求7或8所述的工程机械，其特征在于，所述金属导体(21)为钢索。
全文摘要
本发明提出了一种电涡流式传感装置与工程机械，其中，该电涡流式传感装置包括一对间隔预设距离的电涡流式传感器；解算单元，用于接收一对电涡流式传感器的输出信号，并且运算确定及输出一对电涡流式传感器的输出信号对应的差模信号或/和共模信号；控制单元用于根据共模信号的幅度变化确定位于一对电涡流式传感器之间的金属导体的磨损状态，或/和，用于根据差模信号的幅度变化及频率变化确定金属导体的运动状态。本发明能自动地、有效地监控金属导体的运动状态或/和磨损状态。
文档编号G01P13/00GK102661997SQ20121014021
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者王汉其, 聂周 申请人:三一重工股份有限公司
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