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12×2—103—4—5—6—2×图1 涡流渗透深度与激励频率的关系图2 藕合线圈的互感电路a) 藕合线圈电路b)互感作用电路c) 藕合线圈等效感电路折合阻抗与一次线圈本身的阻抗之和称为图3 交流电路中电压和阻抗平面图线圈等效电路b)电压向量图c)阻抗向量图图4图5 阻抗平面图a)线圈阻抗平面b)归一化阻抗曲线图5 福斯特的假想物理模型表2 不同频率f/fg 的有效磁导率μeff的值表中：f为涡流检测的激励频率，也称之为工作频率，fg 为特征频率。
f/fg为频率比，它是涡流检测中的一个重要参数。
因此归一化电压为：数所决定，即：a)绝对式2－检测线圈3－管材在裂纹)时。
检测线圈就有信号输出，来实现检测目的。
标准的比较式1－参考线圈2－检测线圈4－棒材线圈感应输出急剧变化的信号。
c)自比较式1－参考线圈2－检测线圈3邻桥臂上。
用于管子检测的探头线圈在交流桥路中的位置电桥个参考线圈。
绝对式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5探伤的材料进行检测。
差动式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5－外壳二. 涡流检测的频率选择用于非铁磁性圆柱形棒料的检测频率选择图图中：IACS 为国际退火铜标准图的使用方法如下：1) 在A 线上取棒料电导率σ；2) 在B 线上取棒料直径d ；3) 将这两点间的连线延长使之与C 线相交；4) C 线上的交点垂直向上画直线，与所需的kr 值所对应的水平线相交得到一点；5) 根据交点在频率图(斜线)中的位置，即可读出所需的工作频率。
只要适当调节控制信号OT的相位，使θ2＝90º，那么，干扰信号的输出为零，而总的信号输出(OC＝OAcosθ1仅与缺陷信号有关，消除了不平衡电桥法工作原理在涡流检测中用作参考标准的人工缺陷的种类和形状检测线圈的阻抗特性表面探头以50Hz的频率检测厚铝板缺陷绝对式探头检测阻抗图b)差动式探头检测阻抗图1、2－裂纹3－表层下洞穴时处理，并将结果在CRT上进行实时显示。
无损检测技术中的涡流检测方法详解无损检测技术是一种用于检测材料或构件内部缺陷或性能状态的技术方法，它可以在不破坏被检测材料的情况下对其进行评估和监测。
涡流检测作为无损检测技术的一种方法，被广泛应用于工业生产、航空、航天、汽车、电力等领域。
本文将对涡流检测方法进行详细解释和阐述。
涡流检测是一种基于电磁感应原理的无损检测技术。
其原理是利用交流电源产生的交变电磁场在被测材料中产生涡流，通过对涡流的测量，来判断被测材料的缺陷或性能状态。
涡流检测方法可以检测到多种类型的缺陷，如裂纹、腐蚀、疏松等。
涡流检测方法主要包括以下几个方面：1. 电磁感应原理：涡流检测是基于电磁感应原理的，通过交流电源产生的交变电磁场在被测材料中产生涡流。
当被测材料中存在缺陷时，涡流的路径和强度会发生变化，从而可以判断缺陷的位置和性质。
2. 探头设计：涡流检测中使用的探头通常由线圈和磁芯组成。
线圈通过交流电源激励产生交变磁场，磁芯则用于集中和引导磁场。
探头的设计对于检测效果起着重要的作用，不同类型的缺陷需要不同设计的探头。
3. 缺陷识别：通过分析涡流的强度、相位、频率等参数，可以判断被测材料中的缺陷类型和尺寸。
例如，对于裂纹缺陷，涡流的强度和相位会出现明显的变化。
通过对涡流信号进行数学处理和分析，可以得到准确的缺陷识别结果。
4. 检测技术：涡流检测技术可以分为静态检测和动态检测两种。
静态检测是指将被测材料放置在固定位置，通过探头对其进行检测。
动态检测则是指将探头和被测材料相对运动，通过对运动产生的涡流信号进行检测。
动态检测常用于对大型或复杂构件的检测。
涡流检测方法具有以下优点：1. 非接触性：涡流检测不需要直接接触被测物体，因此不会对被测材料造成损伤或影响其性能。
2. 高灵敏度：涡流检测可以检测到微小尺寸的缺陷，对于裂纹等细小缺陷具有很高的灵敏度。
3. 适用范围广：涡流检测方法适用于多种材料，如金属、合金、陶瓷等。
同时，它可以应用于不同形状和尺寸的材料和构件。
2024年《涡流检测技术》课件一、教学内容本节课我们将学习《涡流检测技术》教材第四章“涡流检测的物理基础”部分，详细内容涉及涡流的产生机理、涡流检测的传感器设计原理以及涡流检测技术在工业中的应用。
二、教学目标1. 让学生理解涡流的产生机理，掌握涡流检测的基本原理。
2. 使学生了解涡流检测传感器的设计原理，并能进行简单的传感器选型。
3. 培养学生运用涡流检测技术解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：涡流检测传感器的设计原理及其在实际应用中的选型。
教学重点：涡流的产生机理、涡流检测技术的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：涡流检测实验设备一套，涡流检测传感器若干。
2. 学具：教材，《涡流检测技术》第四章内容，笔记本，文具。
五、教学过程1. 实践情景引入（10分钟）：通过展示涡流检测技术在工业中的应用案例，激发学生学习兴趣。
2. 理论讲解（20分钟）：讲解涡流的产生机理，涡流检测的物理基础。
3. 例题讲解（20分钟）：讲解涡流检测传感器设计原理，进行传感器选型分析。
4. 随堂练习（15分钟）：让学生针对实际问题，设计涡流检测方案。
5. 课堂讨论（15分钟）：讨论学生在设计过程中遇到的问题，共同解决问题。
六、板书设计1. 涡流的产生机理2. 涡流检测的物理基础3. 涡流检测传感器设计原理4. 涡流检测技术在实际应用中的选型七、作业设计1. 作业题目：设计一个涡流检测方案，用于检测某金属部件的裂纹。
2. 答案要点：涡流传感器选型，检测方案步骤，预期检测结果。
八、课后反思及拓展延伸本节课学生掌握了涡流检测的基本原理和传感器设计原理，但实际操作能力有待提高。
课后可布置相关实践作业，让学生进一步巩固所学知识。
拓展延伸部分，可引导学生了解其他无损检测技术，如超声波检测、射线检测等，以便于学生形成完整的知识体系。
重点和难点解析1. 涡流检测传感器设计原理及其在实际应用中的选型。
2. 涡流检测技术在工业中的应用案例分析。
使用无损检测技术进行涡流检测的操作步骤与技巧涡流检测是一种常用的无损检测技术，可以用于检测金属零件和材料的表面和近表面缺陷。
本文将介绍使用无损检测技术进行涡流检测的操作步骤和技巧。
涡流检测技术基于洛伦兹力原理，通过传导电流产生的涡流感应磁场来检测金属材料表面和近表面缺陷，如裂纹、疲劳等。
以下是进行涡流检测的操作步骤和技巧：1. 准备工作：在进行涡流检测之前，需要准备一些必要的设备和工具，包括涡流检测仪、涡流探头、导电液和表面清洁剂等。
确保设备的正常工作状态，并根据被检测材料的特性选择合适的涡流探头和参数。
2. 表面准备：对待检测物体的表面进行准备是保证涡流检测精确性的关键。
首先，清洁被检测材料的表面，去除表面的污垢和润滑剂等。
可以使用表面清洁剂和纯酒精等清洁剂进行清洗。
然后，确保表面平整，没有凸起或陷入的部分，以免影响涡流探头与被检测材料的接触。
3. 设置仪器参数：根据被检测材料的性质和缺陷的特点，合理设置涡流检测仪的参数。
这包括选择适当的频率、电流和工作模式等。
一般而言，高频率适用于检测表面缺陷，而低频率适用于检测深层缺陷。
4. 涡流探头选择：根据被检测物体的类型和形状，选择合适的涡流探头。
涡流探头有多种形状和尺寸，如线圈型、环形和块状等。
正确选择涡流探头可确保信号的传递和反应的准确性。
5. 涡流检测操作：将涡流探头与被检测材料保持平行或垂直接触，然后逐步移动，覆盖整个被检测区域。
应用适当的压力，保持涡流探头与被检测材料的紧密接触。
移动速度应适中，不过快或过慢，以免影响检测结果。
6. 结果分析：通过检测仪器观察和分析得到的信号，判断是否存在缺陷。
缺陷一般表现为信号的幅度变化、形态变化或峰值的出现。
熟练的操作者可以根据信号的特点和峰值位置准确判断缺陷的位置和性质。
7. 结果记录：对涡流检测结果进行记录是保留检测数据、进行评估和跟踪的重要步骤。
可以使用图表、照片和文字描述等方式记录检测结果。
同时，应该注意保护被检测材料的安全性，避免进一步损坏。
涡流检测ect检测技术标准涡流检测（ECT）是一种常用的无损检测技术，它利用涡流场对导体材料的检测，以实现对材料表面和近表面缺陷的检测。
下面是关于涡流检测技术的详细说明。
一、涡流检测的原理涡流检测是基于电磁感应原理的无损检测方法。
当一个交流电磁线圈靠近被检测的导电材料时，线圈中会产生交变磁场。
这个磁场会在被检测材料中产生涡流。
如果材料中存在缺陷或异常，如裂纹、气孔、夹杂物等，这些缺陷会改变涡流的分布和强度，从而改变线圈中的感应电动势。
通过测量这个感应电动势的变化，可以确定被检测材料中的缺陷。
二、涡流检测的优点1．高灵敏度：涡流检测对材料表面和近表面的缺陷非常敏感，可以检测出微小的裂纹和其他缺陷。
2．快速高效：涡流检测可以在线进行，且不需要对材料进行特殊处理，因此可以快速高效地检测大量材料。
3．无需耦合剂：与其他无损检测方法相比，涡流检测不需要使用耦合剂，因此可以减少污染和操作成本。
4．适应性强：涡流检测适用于各种导电材料，包括金属、合金、复合材料等。
三、涡流检测的局限性1．检测深度有限：涡流检测主要适用于材料表面和近表面的缺陷检测，对于深层缺陷的检测能力有限。
2．对材料形状和大小敏感：涡流检测的灵敏度受到材料形状和大小的影响，因此对于不同形状和大小的零件需要进行不同的检测设置。
3．不能检测非导电材料：涡流检测只能用于导电材料的检测，对于非导电材料的检测无能为力。
四、涡流检测的标准为了规范涡流检测的技术要求和应用范围，国际上制定了一系列相关标准。
下面是几个主要的涡流检测标准：1．ISO 18564-1: 无损检测-涡流检测-第1部分：一般原则和方法：该标准规定了涡流检测的一般原则和方法，包括检测设备的选择、检测程序、缺陷评定等方面。
2．ISO 18564-2: 无损检测-涡流检测-第2部分：设备：该标准规定了涡流检测设备的性能要求和测试方法，包括电磁线圈的设计、制造和测试要求等。
3．ISO 18564-3: 无损检测-涡流检测-第3部分：人员：该标准规定了从事涡流检测工作的人员要求，包括培训、资格认证、技能要求等方面。
目录涡流检测技术及进展 (2)涡流检测自然裂纹与信号处理 (5)压力容器列管涡流检测技术的研究 (9)金属锈蚀的涡流检测 (11)涡流检测技术及进展1 引言涡流检测是建立在电磁感应原理基础上的无损检测方法。
如图1，已知法拉第电磁感应定律，在检测线圈上接通交流电，产生垂直于工件的交变磁场。
检测线圈靠近被检工件时，该工件表面感应出涡流同时产生与原磁场方向相反的磁场，部分抵消原磁场，导致检测线圈电阻和电感变化。
若金属工件存在缺陷，将改变涡流场的强度及分布，使线圈阻抗发生变化，检测该变化可判断有无缺陷。
随着微电子学和计算机技术的发展及各种信号处理技术的采用，涡流检测换能器、涡流检测信号处理技术及涡流检测仪器等方面出现长足发展。
2 涡流检测的信号处理技术提高检测信号的信噪比和抗干扰能力，实现信号的识别、分析和诊断，以得出最佳的信号特征和检测结果。
2.1 信号特征量提取常用的特征量提取方法有傅里叶描述法、主分量分析法和小波变换法。
傅里叶描述法是提取特征值的常用方法。
其优点是，不受探头速度影响，且可由该描述法重构阻抗图，采样点数目越多，重构曲线更逼近原曲线。
但该方法只对曲线形状敏感，对涡流检测仪的零点和增益不敏感，且不随曲线旋转、平移、尺寸变换及起始点选择变化而变化。
用测试信号自相关矩阵的本征值和本征矢量来描绘信号特征的方法称为主分量分析法，该方法对于相似缺陷的分辨力较强。
小波变换是一种先进的信号时频分析方法。
将小波变换中多分辨分析应用到涡流检测信号分析中，对不同小波系数处理后，再重构。
这种经小波变换处理后的信号，其信噪比会得到很大的提高。
2.2 信号分析(1) 人工神经网络人工神经网络的输入矢量是信号的特征参量，对信号特征参量的正确选择与提取是采用神经网络智能判别成功的关键。
组合神经网络模型，采用分级判别法使网络输入变量维数由N2 降到N，网络结构大为简化，训练速度很快，具有较高的缺陷识别率和实用价值。
神经网络可实现缺陷分类，具有识别准确度高的优点，对不完全、不够清晰的数据同样有效。
(2) 信息融合技术信息融合是对来自不同信息源检测、关联、相关、估计和综合等多级处理，得到被测对象的统一最佳估计。
涡流C 扫描图像的融合，将图像分解为多子带图像，并在转换区内采用融合算法实现图像融合。
Ka Bartels等采用信噪比最优方法合并涡流信号，并用空间频率补偿方法使合并前高频信号变得模糊而低频信号变得清晰。
Z Liu等利用最大值准则选择不同信号的离散小波变换系数，选取待融合系数的最大绝对值作为合并转换系数。
因此融合信号可基于这些系数，利用逆小波变换来重构。
小波变换可按不同比例有效提取显著特征。
在融合信号过程中，所有信号的有用特征都被保存下来，因此内部和表面缺陷信息得到增强。
2.3 涡流逆问题求解换能器检测到的信号隐含缺陷位置、形状、大小及媒质性质等信息，由已知信号反推媒质参数(电导率)或形状(缺陷)，属于电磁场理论中的逆问题。
为求解涡流逆问题，先要建立缺陷识别的数学模型，有形状规则的人工缺陷、边界复杂的自然缺陷、单缺陷和多缺陷等模型；在媒质类型方面，有复合材料和被测件表面磁导率变化等模型。
随着计算机技术发展，缺陷模型各种数值解法也获得进展。
出现有限元法、矩量法和边界元法等。
3 涡流检测设备美国的EM3300 和MIZ-20 为采用阻抗平面显示技术典型产品，而TM-128 型涡流仪是我国首台配有微机带有阻抗平面显示的涡流探伤仪。
MFE-1三频涡流仪是我国研制的首台多频涡流检测设备。
随后，国内研制成功多种类型的多频涡流检测仪，如EEC-35、EEC-36、EEC-38、EEC-39 和ET-355、ET-555、ET-556 等。
目前，我国在有限元数值仿真、远场涡流探头性能指标分析及检测系统的研制等方面取得研究成果，推出商品化远场涡流检测仪器，其中ET-556H和EEC-39RFT 已用于化工炼油设备的钢质热交换管和电厂高压加热器钢管的在役探伤。
今后涡流检测技术研发包括：完善换能器设计理论，研制性能更好的涡流检测换能器；研究缺陷大小形状位置深度的涡流定位技术和三维成像技术；研究并推广远场涡流检测技术；进一步研究金属材料表面疲劳裂纹的扩展、开裂、机械加工磨削烧伤及残余应力涡流检测技术。
应用该项技术进行无损检测必将得到广泛应用。
涡流检测自然裂纹与信号处理涡流检测(Eddy Current Testing, ECT)是一种检测导电材料表面及近表面缺陷的有效方法。
目前在压力容器、核电站热交换管道、飞机结构等关键设备的缺陷检测中得到广泛应用。
然而,由于受到环境噪声及探头提离与设备结构变化所引起的非缺陷信号的影响,缺陷的ECT信号往往被恶化。
为了增强缺陷检测及表征的可靠性和有效性,在使用缺陷分类和形状反演技术之前,需要采用信号预处理技术来提高ECT信号的信噪比。
小波分析可以提供信号的频率信息和空间位置信息,对于分析信号的局部特征非常有用。
可以在不丢失缺陷信号信息的情况下去除噪声。
用小波分析方法处理ECT信号,可以增强缺陷信号的信噪比,使缺陷被可靠检测及精确表征。
1自然裂纹ECT信号的采集为了使分析结果接近实际,采用自然裂纹作为研究对象。
选用200 mm长, 100 mm 宽, 8 mm厚的合金钢板,先沿宽度方向在平板表面中央加工一条浅槽,然后固定在机械装置上,并使平板两端及中间三点反复受力弯曲,直到最终产生疲劳裂纹。
按此方法制作了多块具有疲劳裂纹的试样。
自然裂纹试样制作完成之后,用安装线圈探头的涡流检测仪在多种不同频率下对裂纹进行扫描以获得ECT信号。
探头由涡流检测仪激励,并由计算机控制的扫描平台进行精确定位。
探头在试样不同位置采集的ECT信号被送到检测仪,并经过A /D转换器在计算机中存储起来,用于分析处理。
图1显示了激励电流频率为100 kHz时,探头在平板上方沿裂纹方向扫描时所采集的ECT信号。
横坐标代表探头采样点位置,而纵轴表示采集的ECT信号幅度大小。
在图1中所示的信号中,可见低频的提离噪声信号比缺陷信号强的多,缺陷信号几乎被提离噪声湮没。
将导致缺陷不能被可靠检测和表征。
在图1中也存在环境等因素引起的白噪声信号,虽然不太明显,但同样干扰对缺陷的识别。
2离散小波变换的信号处理算法2. 1ECT信号的小波分解这里采用被称为正交紧支集的Daubechies小波对ECT信号进行离散小波分析。
首先使用离散小波变换算法将探头信号f ( t)进行M 个频率级的分解。
适当地选择基本小波和分解频率级M ,缺陷信号和噪声能相互分离。
低频提离噪声可以被分解成AM ,而缺陷信号和高频噪音可以被分解成{Dj }。
其中{Dj }的高频级主要被高频噪声控制,其中也包含部分缺陷信号的高频分量。
经过多次对ECT信号进行分解比较,发现采用10阶Daubechies小波将信号进行7个尺度的小波分解,其中低频近似分量可以将提离噪声提取出来。
图2显示了对图1所示ECT信号进行分解的情况。
图2最上方的波形是原始信号,缺陷信号是一个出现在位置120周围的带通信号。
图2中的其它波形是信号分解的部分结果。
从图2中可以明显看出低频逼近系数a7提取出了提离噪声,而白噪声主要包含在高频细节分量d1、d2中。
2. 2小波系数的处理和缺陷信号的重构对原始ECT信号进行小波分解之后,按照下面的原则处理分解系数。
因为原始信号中提离噪声很强,所以首先应将其去除,然后再考虑去除白噪声。
在a7中的系数主要为提离噪声,因此将它设为零去除[ 3 ] 。
除去代表提离噪声的低频近似系数a7后,发现信号中仍然含有部分提离噪声,所以对去除部分提离噪声的信号继续使用10 阶Daubechies小波将信号分解成9个频率级,除去代表提离噪声的低频近似系数之后的信号如图3所示。
去除提离噪声后,接下来就需要去除包含在细节系数{Dj }中的白噪声,虽然白噪声与缺陷信号有重叠,但利用白噪声与缺陷信号的不同空间幅频特征,可以通过一些算法处理小波系数,有效地减少白噪声。
利用5阶Daubechies小波对图3中两次去除提离噪声后的信号进行离散小波分解,信号被分解成5个频率级,如图4所示。
对图4低分辨率下的小波变换全部保留,高分辨率下的小波变换则只有被确认为缺陷信号附近的各点才予以保留,其余的都加以去除。
在各级细节中的小波系数既来自缺陷信号,也来自高频噪声。
为了去除噪声,需要首先识别缺陷信号的小波系数。
缺陷信号的幅度通常比噪声小波系数的幅度大,通过设置门限,缺陷信号的小波系数可以很容易地选择出来。
3结论采用小波变换信号处理技术来减少从自然裂纹试样获得的一维和二维ECT 信号中的非缺陷信号和白噪声,结果显示有效地减小了白噪声和非缺陷信号,重构了缺陷信号。
与傅立叶变换等传统滤波技术相比,采用小波变换方法去噪具有加强ECT信号的信噪比而不丢失缺陷信号信息的优势。
为缺陷的可靠检测及精确表征提供了保证。
压力容器列管涡流检测技术的研究1前言压力容器中加热器一般都由很多钢管组成, 它们长期承受压力和腐蚀, 管内会产生各种应力腐蚀裂纹和点蚀缺陷, 需定期进行检测以保证设备的安全运行。
由于钢管数目多, 拆卸又不方便, 通常采用现场检测的方法。
涡流检测具有不需要耦合剂、检测速度快及对金属管子表面缺陷检测灵敏度高等优点, 是对这一类管子进行检测的最好方式。
但是, 由于在检测加热管的内外壁缺陷时, 管外部的管板、支撑板和支承条等都会产生干扰信号, 需加以抑制。
双频涡流检测技术采用两个频率同时工作, 具有两个相对独立的测试通道, 既能有效地抑制上述干扰信号, 又能准确地检测出缺陷信号。
2对比试样制作2.1材料要求用于对比试样的钢管须与被探伤钢管的公称尺寸相同, 化学成分、表面状况及热处理状态相似, 即有相似的电磁特性, 钢管的弯曲度不大于1.5∶1000, 表面无氧化皮, 无影响校准的缺陷。
2.2制作按标准, 对比试样的人工缺陷为穿过管壁并垂直于钢管表面的孔, 人工缺陷为五个, 其中三个处于对比试样中间部分, 沿圆周分布,大体上互成120°角, 彼此之间的周向距离不小于200mm。
另外, 距管两端不大于200mm处各加工一个相同的人工缺陷, 以检验端部效应, 如图1所示。
3双频涡流检测原理双频涡流仪的测量电路通常是一交流电桥。
其检测线圈一般接成差动形式, 构成电桥的两臂。
当测量电桥平衡(即线圈在远离缺陷或横跨缺陷两边时) , 其输出为零。
反之, 当差动检测线圈先后通过管臂内缺陷处时, 管臂内涡流先后产生部分中断或畸变, 使两个检测线圈的阻抗发生相应的变化。
该变化会破坏电桥平衡, 使测量电桥先后输出两个相应的不平衡信号, 经放大处理后, 在阻抗平面显示器上显示具有一定相位角和幅值的“8 ”字形轨迹, 供判断缺陷的性质和危害程度。
