涡流检测(相关知识)

涡流检测原理
涡流检测是一种非破坏性的测试方法，常用于检测导体中的表面缺陷和材料的导电性能。

它的原理基于一个重要的物理现象，即当导体中的电流受到变化时，会在导体附近产生涡流。

涡流产生的基本原理是法拉第电磁感应定律。

根据这个定律，当导体中通过电流或者导体相对于磁场的运动时，会在导体的表面上产生电位差。

这个电位差会导致电流在导体表面形成一个闭合环路，即涡流。

通过测量涡流的强度和分布情况，可以得出导体表面的不均匀性和缺陷信息。

当涡流在表面遇到缺陷或者不均匀性时，它们会改变涡流的强度和分布情况。

这些变化可以通过传感器检测到，并转化为电信号进行分析和处理。

涡流检测的实施过程通常包括以下步骤：首先，将被测试的导体放置在磁感应装置中，通过施加交变电流或者交变磁场来产生涡流。

接下来，将传感器放置在导体表面，用于测量涡流的强度和分布情况。

通过对传感器信号的分析，可以确定导体表面的缺陷和不均匀性。

涡流检测的优点包括快速、准确、非接触和适用于各种导体。

然而，它也有一些限制，如对导体材料和几何形状的要求，以及无法检测深层缺陷等。

总之，涡流检测利用涡流的产生和变化来检测导体表面的缺陷
和不均匀性。

它是一种非破坏性的测试方法，在工业领域中广泛应用于质量控制和产品检测中。

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电阻率愈小，电导率愈大，材料的导电性愈好
电阻率、电导率与材料导电性能的关系 影响金属导电性能的主要因素 温度：温度越高，电阻率越大，电导率越小。
杂质：杂质越高，电阻率越大，电导率越小。 应力：在弹性范围内，应力能提高金属的电阻率，降
低电导率。 形变：形变使晶体的点阵发生畸变，使电阻增加，电导率
磁饱和装置的分类：直流线圈和磁轭式
标准样品(reference standard)
仪器校准或仪器标定时使用的、与技术标准要求相对应的实 际参照对比物，两类：标准试块和对比试块。
标准试块(standard test block) 校准试块(calibration block)
按相关标准的技术条件制作，并经被认可的技术机构认证的， 用于评价检测系统性能的试样。
e 穿过式线圈的填充系数 填充系数η
对磁导率μr远大于1
磁化(技术磁化)
M
铁磁性材料的磁化过程 磁化强度:M A/m
Ms c
b
磁化（技术磁化）曲线
a
磁场强度H A/m
0
磁化率χ
磁感应强度B（磁通密度） T
磁导率μ
真空磁导率， 是相对磁导率
0
r
B H 0r H
B
s
s
c
b
a
0
H
H
0r
r 1 0 4 107
(standard depth of penetration) 。涡流密度降至表面约37%时的 透入深度。
1/ e
Ix I0e fx
趋肤效应 标准透入深度 频率 电导率 磁导率
1 f
m Hz H/m S/m
0 4 10-7 H/m

尤其加热到居里点温度以上的钢材，检测时不 再受磁导率的影响，可以像非磁性金属那样用涡 流法进行探伤、材质检验及棒材直径、管材壁厚、 板材厚度等测量。
涡流检测可以广泛用于各种金属材料工件和少 数非金属材料工件。
与其它无损检测方法相比，涡流检测的主要优、 缺点如下: 优点:
A) 对导电材料的表面或近表面的检测，具有良 好的灵敏度
上述四个因素都可通过涡流检测原理采进行 解释，它们的影响程度也能计算出来。
由于在铁磁性材料中透入深度低，因此，通 常采用较低的频率。
即使在检测工件 表面裂纹时采用较 高频率，但与检测 非磁性材料表面裂 纹时采用频率相比 仍然是相当低的。
在涡流检测时，若通以交变电流的线圈中没有 试样，则可以得到空载阻抗Z0=R0+jωL0，若在 线圈中放入试样，线圈阻抗将变为Z1=R1+jωL1
随着材料和工件性质的不同，对检测线圈的影 响也不一样，因而，工件性质的变化可以用检测 线圈阻抗特性的变化来描述。
由于引起检测线圈阻抗发生变化的直接原因是 线圈中磁场的变化，检测时需要分析和计算工件 被放入检测线圈后磁场的变化，然后得出检测线 圈阻抗的变化，才能对各种因素进行分析。
然而，正是由于对多种试验参数有敏感反应， 也就会给试验结果带来干扰信息，影响检测的正 确进行。
对涡流产生影响的因素有电导率、磁导率、 缺陷、工件形状与尺寸及线圈与工件之间距离等。
因此，涡流检测可以对材料和工件进行电导率 测定、探伤、厚度测量以及尺寸和形状检查等。
表中列举了涡流检测的几种用途
涡流法还可对高温状态下的导电材料进行涡流 检测，如热丝、热线、热管、热板等。
从上式可知，频率、电导率和磁导率愈大，透 入深度也就愈小。
几种典型材料的透入深度如图6-1，显示导电材 料的透入深度与检测频率的关系

检测线圈的分类
穿过式线圈 检测管材、棒材和线材，用于在线检测
探头式线圈 放在板材、钢锭、棒、管、坯等表面上用，尤其适用于局部检
测，通常线圈中装入磁芯，用来提高检测灵敏度，用于在役检测 内插式线图
管内壁、钻孔。用于材质和加工工艺检查
第3节 涡流检测的基本原理
4. 设备器材
一般的涡流检测仪主要由振荡器、探头、信号输出电 路、放大器、信号处理器、显示器、电源等部分组成
第3节 涡流检测的基本原理
5. 检测技术
缺陷检测即通常所说的涡流探伤。主要影响因素包括工作 频率、电导率、磁导率、边缘效应、提离效应等。
➢ 工作频率是由被检测对象的厚度、所期望的透入深度、要 求达到的灵敏度或分辨率以及其他检测目的所决定的。检 测频率的选择往往是上述因素的一种折衷。在满足检测深 度要求的前提下，检测频率应选的尽可能高，以得到较高 的检测灵敏度。
5. 检测技术
➢ 边缘效应：当检测线圈扫查至接近零件边缘或其上面的孔 洞、台阶时，涡流的流动路径就会发生畸变。这种由于被 检测部位形状突变引起涡流相应变化的现象称为边缘效应。 边缘效应作用范围的大小与被检测材料的导电性、磁导性、
检测线圈的尺寸、结构有关。
5. 检测技术
➢ 提离效应：针对放置式线圈而言，是指随着检测线圈离开 被检测对象表面距离的变化而感应到涡流反作用发生改变 的现象，对于外通式和内穿式线圈而言，表现为棒材外径 和管材内径或外径相对于检测线圈直径的变化而产生的涡 流响应变化的现象。
4. 设备器材
检测仪器的基本组成和原理： 激励单元的信号发生器产生交变电流供给检测线 圈，放大单元将检测线圈拾取的电压信号放大并 传送给处理单元，处理单元抑制或消除干扰信号， 提取有用信号，最终显示单元给出检测结果。