浅谈脉冲涡流无损检测技术

脉冲涡流检测技术在石化管道检测中的应用摘要：石化管道在使用过程中受到各种因素的干扰会出现缺陷，无损检测的使用能够及时准确的发现缺陷，进而采取处理措施，本文选择使用脉冲涡流这种新兴的无损检测技术对其进行检测，因它的激励信号是一种占空比和频率均可调的脉冲方波信号，含有丰富的频谱信息，因此具有很大优势。

关键词：脉冲涡流检测；化管道检测；原理；应用引言无损检测技术是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性己得到世界公认。

涡流检测技术作为五大常规无损检测方法之一，近年来在仪器和检测技术方面都得到了长足的进步，在各个工业领域都发挥着越来越重要的作用。

涡流检测与其他几种方法相比，具有检测速度快、灵敏度高、无污染、非接触等优点。

一、脉冲涡流检测的基本原理涡流检测是以法拉第电磁感应定律为基础的无损检测技术。

给线圈通入交变电流，交变的电流会产生变化的磁场，当金属导体靠近它时，切割磁感线，金属导体表面就会产生感应涡流，被测物体感应涡流的大小和分布受线圈参数的影响，也受自身性质（电导率、磁导率、缺陷）的影响，两者之间的距离变化也会使涡流发生变化。

涡流又会产生变化的反向磁场，作用于线圈，引起线圈的阻抗（电压、电流）发生变化。

通过检测线圈阻抗（电压、电流）的变化量，或者其磁场的变化量，进一步得到被测物体的信息。

当给线圈加脉冲激励时，交变电流会产生快速衰减的磁场H1，衰减的磁场遇到导体试件时，试件会切割磁感线而感应出瞬时脉冲涡流，并向试件内部传播，瞬时涡流又会产生与H1方向相反的瞬时磁场H2，H2的大小与涡流的大小有关。

瞬时涡流大小主要取决于被测导体试件自身的物理因素（磁导率、电导率、尺寸、形状、缺陷等）以及被测试件与激励线圈的距离d、线圈的激励频率等。

激励线圈的等效阻抗因受涡流产生的反向磁场的影响而发生改变，由检测线圈或者磁传感器进行检测并转化成电压输出。

检测原理框图如图1所示。

图1 脉冲涡流检测原理框图涡流检测技术对各种类型的导电金属材料物体都适用，比如刚、铁、铜及合金。

电涡流脉冲热成像无损检测技术研究电涡流脉冲热成像无损检测技术研究无损检测是保障重大工程装备制造质量和运行安全的关键技术，电涡流脉冲热成像无损检测技术综合运用了电涡流与焦耳热现象，具有非接触、单次检测面积大、效率高等优势，是近年来无损检测领域的研究热点。

目前，电涡流脉冲热成像中，多通过人工选择特定时刻的热图像实现缺陷检测，对人员要求高，劳动强度大。

而材料表面热发射率不均，热传导等的存在，造成缺陷图像模糊，进一步增加了缺陷识别的难度。

针对这些问题，本文对金属材料缺陷的电涡流热响应特征、热图像强化及自动识别提取技术进行了研究。

首先，构建了电涡流脉冲热成像的涡流分布及热传导模型，分析了不同缺陷与材料表面热发射率的瞬态热响应特征；其次，以瞬态热响应特征为依据，研究了材料表面热发射率不均影响的抑制算法和图像增强算法；最后，根据缺陷的空间和瞬态热响应特征，提出了包含缺陷信息热图像的自动识别提取方法。

本文的主要研究内容如下：1）分析了电涡流激励参数，如频率、幅度、时间、线圈材料等对涡流加热效果的影响，设计了电涡流脉冲热成像实验系统，并搭建了实验平台。

选取不同电、磁参数的金属材料，制作了表面及深层缺陷的试件，以及可模拟材料表面热发射率变化的试件。

2）通过理论分析、仿真和实验验证，探讨了被测材料的表面及深层缺陷的检测机理，深入分析了缺陷与电涡流和热传导的作用过程。

在得出不同缺陷涡流和热量空间分布的同时，分别给出了其瞬态温度响应的变化过程和形态特征。

另外，还讨论了材料表面热发射率对红外热响应的作用，指出了其对检测结果的干扰机理，为热发射率不均的抑制提供了理论依据。

3）根据电、磁、热以及红外热辐射理论，系统的分析了不均匀热发射率条件下缺陷的红外热响应特征。

采用频域、时域和统计学分析方法，如傅里叶变换、二次热平衡法、归一化和曲线形态相似性比较等，提取像素级的瞬态红外热响应特征，抑制材料表面热发射率不均的影响，强化突出缺陷信息。

脉冲涡流技术原理
脉冲涡流技术是一种非破坏性检测技术，广泛应用于材料表面缺陷检测、金属材料探伤、焊缝质量评估等领域。

其原理是利用电磁感应的涡流效应来检测材料中的缺陷或异物。

本文将详细介绍脉冲涡流技术的原理及其应用。

脉冲涡流技术的原理主要基于两个物理现象：涡流效应和皮肤效应。

当交变电流通过导体时，会在导体内部产生环绕电流，形成涡流。

这些涡流的电磁场与导体内部的缺陷或异物相互作用，从而改变了导体的电磁特性。

同时，交变电流在导体表面形成了一个电流密度递减的区域，即皮肤效应。

这种电流密度递减导致了在导体表面产生的涡流深度较浅，从而使得可以检测到表面以下一定深度范围内的缺陷或异物。

脉冲涡流技术通过传感器将脉冲电流引入被检测材料中，检测被测材料中的缺陷或异物。

传感器接收到被测材料中反馈的信号，并将其转化为电信号进行处理。

通过分析这些信号的变化，可以确定被测材料中存在的缺陷类型、位置和大小。

脉冲涡流技术具有高灵敏度、高分辨率、快速检测速度等优点。

在航空航天、铁路运输、核电等领域得到广泛应用。

例如，在飞机发动机叶片的质量检测中，脉冲涡流技术可以快速准确地检测出叶片表面的微小裂纹，确保飞机的安全飞行。

在核电站的管道检测中，
脉冲涡流技术可以检测出管道壁厚度的变化，预防管道泄漏的发生。

总的来说，脉冲涡流技术是一种高效、准确的非破坏性检测技术，对于提高材料检测的效率和准确性具有重要意义。

随着科技的不断发展，脉冲涡流技术将会在更多领域得到广泛应用，为各行业的质量控制和安全保障提供有力支持。

脉冲涡流检测对于铝、铁检测的信号特征区别学号：姓名：一、原理介绍1、脉冲涡流检测是一种新型的无损检测技术,脉冲涡流产生磁场的频谱宽、穿透能力强,检测时可以获得更多的缺陷信息。

涡流检测只能用于导电材料的检测。

对管、棒和线材等型材有很高的检测效率2、涡流检测的基本原理当载有交变电流的检测线圈靠近导电工件时，由于线圈磁场的作用，工件中将会感生出涡流（其大小等参数与工件中的缺陷等有关），而涡流产生的反作用磁场又将使检测线圈的阻抗发生变化。

因此，在工件形状尺寸及探测距离等固定的条件下，通过测定探测线圈阻抗的变化，可以判断被测工件有无缺陷存在3、影响线圈阻抗的因素是材料自身的性质和线圈与试件的电磁耦合状况，主要包括（1）电导率γ；（2）圆柱体直径；（3）相对磁导率μr；（4）缺陷；（5）检测频率。

二、脉冲涡流检测对于铁磁性材料和非铁磁性材料的检测信号特征区别1、铁以及铁磁材料涡流探伤受到电导率和磁导率的综合效应，铁磁材料的磁导率很高,其测量厚度是通过检测电压的特征衰减时间来确定的,而特征衰减时间与厚度的关系建立在被测试件比检测线圈大得多的基础上.当被测试件比较小时,不可避免地出现测量误差. 2、铝以及非铁磁材料涡流探伤铝及铝合金的电导率范围大致在17％IACS～62％IACS。

对于不同牌号和热处理状态的铝及铝合金，当电导率的测得值在规定的电导率极限值范围内，可根据电导率的合格推断其硬度合格；当电导率的测得值超出规定的电导率验收值范围，特别是超出量又比较小的情况下，决不能由电导率的不合格断定该试件为不合格品，而需要对电导率不合格的试件（或部位）做补充硬度试验，并以硬度试验结果进一步的分析和判定。

3、摘抄论文：《基于信号斜率的铁磁材料脉冲涡流测厚研究》柯海，徐志远，黄琛，武新军( 华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心武汉430074)脉冲涡流( pulsed eddy current，PEC) 作为一种非接触式无损检测技术，被广泛应用于导电构件的腐蚀检测和壁厚测量。

脉冲涡流优点不足
脉冲涡流检测技术的优势在以下几方面应用中得到明显体现：
（1）脉冲涡流无损检测技术隶属于电磁检测范围，具有无需直接接触、无需清
理检测表面、无需添加任何介质、无需放射源等优点。

（2）脉冲激励瞬态感应信号信息量丰富，对其进行时域的瞬态分析，了解缺陷
参数的变化进而得到检测结果。

（3）富含丰富的频谱信息，一次扫描过程中即可实现对被测金属表面、近表面、
亚表面等多个深度的测量。

（4）对多层的结构复杂的大面积金属检测时，无需更换探头及改变设置参数，
就可以分辨出结构的改变对于信号产生的影响。

（5）高速的检测速率，高效的检测效率。

（6）检测时检测线圈的运行速度对检测结果稳定性的影响十分微弱。

（7）使用脉冲涡流无损检测技术对管道进行在役检测时，检测结果并不会因为
管道内部输送物质的改变而发生明显改变。

另一方面，虽然脉冲涡流无损检测技术拥有多项优势，也表现出了很广的应用前
景，但由于脉冲涡流隶属于涡流无损检测，所以不可避免的会有一定的局限性，影响
其应用空间的广度。

脉冲涡流检测技术的局限性具体表现为：无法摆脱涡流检测中提离效应对检测结
果带来的影响；理论基础虽然已建立，但整体检测体系尚不完善；检测模型还不够完
全，一定程度上影响了脉冲涡流在更广领域中的应用。

另外，设计检测系统的过程中也发现在某些方面的要求很高。

例如在系统设计中
为了保证检测的高精度，必须充分考虑信噪比因素的影响，这点也对系统整体的难度
与复杂程度提出了很高的要求。

脉冲涡流检测技术的优势在以下几方面应用中得到明显体现：
（1）脉冲涡流无损检测技术隶属于电磁检测范围，具有无需直接接触、无需清
理检测表面、无需添加任何介质、无需放射源等优点。

（2）脉冲激励瞬态感应信号信息量丰富，对其进行时域的瞬态分析，了解缺陷
参数的变化进而得到检测结果。

（3）富含丰富的频谱信息，一次扫描过程中即可实现对被测金属表面、近表面、
亚表面等多个深度的测量。

（4）对多层的结构复杂的大面积金属检测时，无需更换探头及改变设置参数，
就可以分辨出结构的改变对于信号产生的影响。

（5）高速的检测速率，高效的检测效率。

（6）检测时检测线圈的运行速度对检测结果稳定性的影响十分微弱。

（7）使用脉冲涡流无损检测技术对管道进行在役检测时，检测结果并不会因为
管道内部输送物质的改变而发生明显改变。

另一方面，虽然脉冲涡流无损检测技术拥有多项优势，也表现出了很广的应用前
景，但由于脉冲涡流隶属于涡流无损检测，所以不可避免的会有一定的局限性，影响
其应用空间的广度。

脉冲涡流检测技术的局限性具体表现为：无法摆脱涡流检测中提离效应对检测结
果带来的影响；理论基础虽然已建立，但整体检测体系尚不完善；检测模型还不够完
全，一定程度上影响了脉冲涡流在更广领域中的应用。

另外，设计检测系统的过程中也发现在某些方面的要求很高。

例如在系统设计中
为了保证检测的高精度，必须充分考虑信噪比因素的影响，这点也对系统整体的难度
与复杂程度提出了很高的要求。