第二章 涡流检测

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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

图 2-2 涡流等效电路 根据等效电路，可列出电路方程组为：
R2 I 2 jL2 I 2 jMI1 0 R1I1 jL1I1 jMI 2 U1
得出线圈在受到导体影响后的等效阻抗：
2M 2 2 M 2 Z1 R1 R2 2 j L L 2 1 2 R2 (L2 ) 2 R2 (L2 ) 2
图 2-1
电涡流作用原理
线圈阻抗的变化即与电涡流效应有关，又与静磁学效应有关。与金属导体的电导率、 磁导率、几何形状、线圈的几何参数，激励电流频率以及线圈到金属导体的距离等参数有 关。假定金属导体是均质的，其性能是线性和各向同性的，则线圈---金属导体系统的物理性 质通常可由磁导率μ、电导率ρ、尺寸因子 r、t 及 x、激励电流 I 和频率ω等参数来描述， 线圈的阻抗 Z 可用如下函数表示[2]： Z＝F（ρ，σ，ｒ，ｘ，ｔ，Ｉ，ω）
1
无损检测新技术
第 2 章 理论依据
在金属板材的轧制过程中，成品的厚度是最重要的物理指标之一，目前"国内的钢铁和 有色金属行业多采用非接触式的测厚系统，如射线式、电容式等等，其中"射线测厚系统有 一定的应用"，但其存在着射线管的老化和易损问题，高压发生器的准确度和稳定性以及整 套设备造价过于昂贵，而电容式测厚系统则受引线电容、寄生电容的干扰较大，不易消除。 建立在电涡流效应原理上的测量技术具有结构简单，频率响应带宽，灵敏度高，线性 范围大，体积小等优点。
无损检测新技术理论依据在金属板材的轧制过程中成品的厚度是最重要的物理指标之一目前国内的钢铁和有色金属行业多采用非接触式的测厚系统如射线式电容式等等其中射线测厚系统有一定的应用但其存在着射线管的老化和易损问题高压发生器的准确度和稳定性以及整套设备造价过于昂贵而电容式测厚系统则受引线电容寄生电容的干扰较大不易消除

涡流信号处理
根据涡流信号的变化，可以得知材料内部 是否存在缺陷。
涡流检测技术的应用领域
1
航空领域
用于飞机发动机叶片等高精度设
制造领域
2
备的测试。
用于制造工艺控制、质量检测、
零部件分选等方面。
3
电子领域
用于电子元器件检测，例如PCB板 故障等。
常见的涡流检测设备
缺陷检测仪
可以进行表面缺陷及小型裂 纹的检测，并有利于精确判 别缺陷位置及长宽比。
涡流检测技术的原理
涡流检测原理
材料内部存在一定大小的涡流损耗，用感 应线圈检测涡流损耗来检测材料表面和近 表面的问题。
电磁感应探头
探头内含有感应线圈，由其生成磁场对材 料进行检测。
电磁感应原理
交流电流经过线圈时产生强磁场，磁场作 用于导电物体内的自由电子，形成涡流， 涡流会阻碍原有的电流，产生电磁感应信 号。
• 设备操作步骤需熟 知，若无经验可咨 询专业技师。
线管探伤仪
可进行管道内壁的检测，广 泛应用于石化、冶金、船舶 等领域。
分选机
通过涡流检测进行尺寸分选 及表面缺陷检测，提高工作 效率。
涡流检测技术的优势和局限
1 优势
2 局限
能够检测高品质材料的小型缺陷，检测 速度快、非破坏性、适用于多种材料。
无法检测非导体材料，检测结果易受工 作人员经验和工作环境影响。
操ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ涡流检测设备的注意事项
环境要求
• 避免电磁干扰频繁 出现的场所进行操
• 作 操。 作区域需干燥无 水，以免影响检测 效果。
安全要求
• 检测设备带电，请 勿将设备接到液体 或潮湿环境中。
• 在操作时需佩戴防 护手套等个人防护 用品。

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。