渦流探測(cè)儀靈敏度的標(biāo)定

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告課程名稱 無損檢測(cè) 題 目 渦流探傷儀靈敏度的標(biāo)定指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)起止日期 2012.12.9 - 2012.12.27學(xué) 院 航空航天工程學(xué)部 專 業(yè) 航空維修工程與技術(shù)方向 學(xué)生姓名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 成 績 任務(wù)書題目渦流探傷儀靈敏度的標(biāo)定主要內(nèi)容以及目標(biāo)1.無損檢測(cè)的概況；2.渦流檢測(cè)的概況；3.渦流探傷儀靈敏度的標(biāo)定： 1）對(duì)比試塊的應(yīng)用測(cè)定靈敏度； 2）對(duì)渦流探傷儀靈敏度的影響因素及如何避免。成果形式以論文形式論述清楚如何標(biāo)定渦流探傷儀靈敏度基本要求思路清晰，論據(jù)豐富，字?jǐn)?shù)不少于8000字主要參考文獻(xiàn)1 李家偉主編.無損檢測(cè)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社

2、2 孫金立主編.無損檢測(cè)在航空維修中的應(yīng)用.北京.國防工業(yè)出版社3 徐可北主編.渦流檢測(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社4 謝小榮主編.飛機(jī)損傷檢測(cè).北京.航空工業(yè)出版社5 任吉林主編.渦流檢測(cè).北京.國防工業(yè)出版社摘要渦流檢測(cè)是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的一種無損檢測(cè)方法，它適用于導(dǎo)電材料。渦流檢測(cè)技術(shù)以其適應(yīng)性較強(qiáng)、非接觸耦合、監(jiān)測(cè)裝置輕便等優(yōu)點(diǎn)而在冶金、化工、電力、航空、航天、核工業(yè)等工業(yè)部門得到較廣泛的應(yīng)用。渦流檢測(cè)的靈敏度，是指其定量分析所能檢測(cè)出的最小缺陷大小的能力。本文問介紹了渦流探傷儀靈敏度標(biāo)定的方法。渦流檢測(cè)法從某種意義上講，是屬于一種對(duì)比的方法，即通過比較找出試件與標(biāo)準(zhǔn)試件的差異來進(jìn)

3、行判斷，本文即是利用對(duì)比試塊做參考來標(biāo)定渦流探傷儀的靈敏度，通過探測(cè)不同的人工缺陷來探測(cè)儀器所能達(dá)到的探測(cè)靈敏度。關(guān)鍵詞： 渦流檢測(cè)、廣泛應(yīng)用、靈敏度、標(biāo)準(zhǔn)試件目錄1. 無損檢測(cè)- 1 -1.1. 概述- 1 -1.1.1. 無損檢測(cè)的定義- 1 -1.1.2. 無損檢測(cè)的特點(diǎn)- 1 -1.2. 檢測(cè)方法- 1 -1.3. 應(yīng)用及發(fā)展前景- 2 -1.3.1. 無損檢測(cè)的應(yīng)用- 2 -1.3.2. 無損檢測(cè)的發(fā)展前景- 2 -2. 渦流檢測(cè)- 3 -2.1. 渦流檢測(cè)的原理- 3 -2.2. 渦流檢測(cè)儀器- 4 -2.3. 渦流檢測(cè)線圈（探頭）- 5 -2.4. 渦流檢測(cè)工藝要點(diǎn)- 6 -2.

4、4.1. 試件表面的清理- 6 -2.4.2. 探傷規(guī)范的選擇- 6 -2.4.3. 探傷檢測(cè)- 7 -3. 渦流探傷儀靈敏度的標(biāo)定- 8 -3.1. 渦流儀器檢測(cè)裝置- 8 -3.1.1. 渦流傳感器- 8 -3.1.2. 渦流檢測(cè)儀器- 9 -3.1.3. 渦流檢測(cè)參考試件- 10 -3.1.4. 儀器參數(shù)的定義- 10 -3.2. 參考試件法測(cè)量靈敏度- 11 -3.2.1. 探測(cè)靈敏度的定義及儀器綜合性能指標(biāo)- 11 -3.2.2. 參考試件- 11 -3.2.3. 標(biāo)定方法- 12 -3.3. 對(duì)渦流探測(cè)儀靈敏度的影響因素及如何避免- 13 -3.3.1. 檢測(cè)頻率- 13 -3.3

5、.2. 線圈阻抗的影響- 14 -3.3.3. 線圈的的尺寸和形狀- 15 -3.3.4. 相位- 16 -3.3.5. 填充系數(shù)（）- 16 -3.3.6. 信噪比（S/N）- 16 -4. 課設(shè)體會(huì)- 17 -參考文獻(xiàn)- 18 -1. 無損檢測(cè)1.1. 概述1.1.1. 無損檢測(cè)的定義無損檢測(cè)簡稱NDT （Non-destructive testing），就是利用聲光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對(duì)象使用性能的前提下，檢測(cè)被檢對(duì)象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢對(duì)象所處技術(shù)狀態(tài)（如合格與否、剩余壽命等）的所有技術(shù)手段的總稱1。1.1.2.

6、 無損檢測(cè)的特點(diǎn)無損檢測(cè)的最大特點(diǎn)就是能在不損壞試件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測(cè)，所以實(shí)施無損檢測(cè)后，產(chǎn)品的檢查率可以達(dá)到100%。但是，并不是所有需要測(cè)試的項(xiàng)目和指標(biāo)都能進(jìn)行無損檢測(cè)，無損檢測(cè)技術(shù)也有自身的局限性。某些試驗(yàn)只能采用破壞性試驗(yàn)，因此，在目前無損檢測(cè)還不能代替破壞性檢測(cè)。也就是說，對(duì)一個(gè)工件、材料、機(jī)器設(shè)備的評(píng)價(jià)，必須把無損檢測(cè)的結(jié)果與破壞性試驗(yàn)的結(jié)果互相對(duì)比和配合，才能作出準(zhǔn)確的評(píng)定。1.2. 檢測(cè)方法在無損檢測(cè)時(shí)，必須根據(jù)無損檢測(cè)的目的，正確選擇無損檢測(cè)實(shí)施的時(shí)機(jī)。由于各種檢測(cè)方法都具有一定的特點(diǎn)，為提高檢測(cè)結(jié)果可靠性，應(yīng)根據(jù)設(shè)備材質(zhì)、制造方法、工作介質(zhì)、使用條件和失效模式，預(yù)

7、計(jì)可能產(chǎn)生的缺陷種類、形狀、部位和取向，選擇合適的無損檢測(cè)方法2。 任何一種無損檢測(cè)方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。應(yīng)盡可能多用幾種檢測(cè)方法，互相取長補(bǔ)短，以保障承壓設(shè)備安全運(yùn)行。此外在無損檢測(cè)的應(yīng)用中，還應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到，檢測(cè)的目的不是片面追求過高要求的“高質(zhì)量”，而是應(yīng)在充分保證安全性和合適風(fēng)險(xiǎn)率的前提下，著重考慮其經(jīng)濟(jì)性。只有這樣，無損檢測(cè)在承壓設(shè)備的應(yīng)用才能達(dá)到預(yù)期目的。常規(guī)無損檢測(cè)方法有目視檢測(cè)（VT）、射線照相法（RT）、超聲波檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）、渦流檢測(cè)（ET）、聲發(fā)射 （AE）。1.3. 應(yīng)用及發(fā)展前景1.3.1. 無損檢測(cè)的應(yīng)用應(yīng)用時(shí)

8、機(jī)：設(shè)計(jì)階段；制造過程；成品檢驗(yàn)；在役檢查。應(yīng)用對(duì)象：各類材料（金屬、非金屬等）；各種工件（焊接件、鍛件、鑄件等）。各種工程（道路建設(shè)、水壩建設(shè)、橋梁建設(shè)、機(jī)場(chǎng)建設(shè)等）。1.3.2. 無損檢測(cè)的發(fā)展前景隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全性、使用可靠性的要求越來越高。由于無損檢測(cè)技術(shù)具有不破壞試件、檢測(cè)靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用日益廣泛，目前，無損檢測(cè)技術(shù)不僅承壓類特種設(shè)備的制造檢驗(yàn)和在用檢查，而且在國內(nèi)許多行業(yè)和部門，例如機(jī)械、冶金、石油天然氣、石化、化工、航空航天、船舶、鐵道、電力、核工業(yè)、兵器、煤炭、有色金屬、建筑等，都得到了廣泛的應(yīng)用。在無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用上，不但俗稱五大常規(guī)的工業(yè)無

9、損檢測(cè)方法（超聲、磁粉、渦流、滲透、射線照相）得到更廣泛的應(yīng)用，而且還開展了工業(yè)X射線實(shí)時(shí)成像、超聲波成像、內(nèi)窺鏡、激光全息、高能X射線加速器、聲發(fā)射、金屬磁記憶檢測(cè)、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流、TOFD技術(shù)等新型無損檢測(cè)技術(shù)方法的應(yīng)用，而且有不少單位還引進(jìn)了國外多種先進(jìn)的無損檢測(cè)技術(shù)方法和檢測(cè)設(shè)備。無損檢測(cè)的對(duì)象不但是常規(guī)的金屬材料、結(jié)構(gòu)與零部件產(chǎn)品，而且還包括了非金屬產(chǎn)品（例如橡膠輪胎、混凝土樁基及混凝土結(jié)構(gòu)）、水下鋼結(jié)構(gòu)、地下金屬管線管道探測(cè)以及管道的腐蝕檢測(cè)、民用金屬鋼結(jié)構(gòu)與建筑鋼結(jié)構(gòu)、超高溫超高壓應(yīng)用的鋼制件（如人造金剛石反應(yīng)釜）、起重設(shè)備或其它承載設(shè)備使用的鋼絲繩、特種設(shè)備（例如電梯、游樂設(shè)施等），

10、甚至包括食品工業(yè)（如冷凍食品的金屬屑檢查），在高速公路建設(shè)、橋梁工程、海上石油平臺(tái)維修安裝、地鐵維修工程等領(lǐng)域也都越來越多地應(yīng)用了無損檢測(cè)技術(shù)。目前在湖南省從事無損檢測(cè)的專業(yè)服務(wù)公司已經(jīng)達(dá)到6家以上，涵蓋了民用與建筑金屬鋼結(jié)構(gòu)、鍋爐壓力容器、電力工業(yè)、維修安裝等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)改革形勢(shì)的深入發(fā)展、國營企業(yè)的體制改革以及第三方檢驗(yàn)制度的進(jìn)一步貫徹，相信還將會(huì)有更多的無損檢測(cè)專業(yè)服務(wù)公司出現(xiàn)（例如我國中石化系統(tǒng)目前進(jìn)行的體制改革中，已經(jīng)有許多石化企業(yè)的無損檢測(cè)部門被剝離出來成為獨(dú)立的無損檢測(cè)服務(wù)公司）3。- 18 -2. 渦流檢測(cè)2.1. 渦流檢測(cè)的原理渦流檢測(cè)是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的一種無損

11、檢測(cè)方法，它適用于導(dǎo)電材料。當(dāng)把一塊導(dǎo)體置于交變磁場(chǎng)之中，在導(dǎo)體中就有感應(yīng)電流存在，即產(chǎn)生渦流。由于導(dǎo)體自身各種因素（如電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀，尺寸和缺陷等）的變化，會(huì)導(dǎo)致渦流的變化，利用這種現(xiàn)象判定導(dǎo)體性質(zhì)，狀態(tài)的檢測(cè)方法，就稱為渦流檢測(cè)4。電磁感應(yīng)現(xiàn)象和渦流的產(chǎn)生見圖1和圖2。在圖1中，使線圈1和線圈2靠近，在線圈1中通過交流電，在線圈2中就會(huì)有感應(yīng)產(chǎn)生交流電。如果使用金屬板代替線圈2，同樣也可以使金屬板導(dǎo)體產(chǎn)生交流電，如圖2。這種由交流磁場(chǎng)感生出來的電流就渦流。在圖2中，試件中的渦流方法與給試件施加交流磁場(chǎng)線圈的電流相反。由渦流所產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)也產(chǎn)生交變磁力線，它通過激勵(lì)線圈時(shí)又感生出反作

12、用電流。如果工件中渦流變化，這個(gè)反作用電流也變化。測(cè)定它的變化，就可以測(cè)得渦流的變化，從而得到試件的信息。渦流的分布及其電流大小由線圈的形狀和尺寸，試驗(yàn)頻率，導(dǎo)體的電導(dǎo)率，磁導(dǎo)率，形狀和尺寸，導(dǎo)體與線圈間的距離以及導(dǎo)體表面的缺陷所決定的。因此，根據(jù)檢測(cè)到的試件中的渦流，就可以取得關(guān)于試件材質(zhì)，缺陷和形狀尺寸等信息。由于激勵(lì)電流和反作用電流的相位會(huì)出現(xiàn)一定差異，這個(gè)相位差隨著試件的性質(zhì)而改變，因此，常通過測(cè)量這相位的變化來檢測(cè)試件的有關(guān)信息。這個(gè)相位的變化與線圈阻抗的變化密切相關(guān)，現(xiàn)在，大多數(shù)的渦流檢測(cè)儀器都以阻抗分析法為基礎(chǔ)，來鑒別各種引起渦流變化的因素。由于渦流具有集膚效應(yīng)，因此渦流檢測(cè)只能

13、檢測(cè)表面和近表面的缺陷。由于試件形狀的不同、檢測(cè)部位的不同，所以檢測(cè)線圈的形狀與接近試件的方式也不盡相同。為了適應(yīng)各種檢測(cè)的需要，人們?cè)O(shè)計(jì)了各種各樣的檢測(cè)線圈和渦流檢測(cè)儀器。2.2. 渦流檢測(cè)儀器渦流探傷儀的基本原理：信號(hào)發(fā)生器（振動(dòng)器）產(chǎn)生交變電流供給檢測(cè)線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并在工件中感生渦流，渦流受到工件性能的影響并反過來使線圈阻抗發(fā)生變化，然后通過信號(hào)檢出電路檢出線圈阻抗的變化。圖3為管、棒、線材渦流檢測(cè)儀器框圖。圖4是以線圈的阻抗分析為基礎(chǔ)的渦流檢測(cè)儀器，也稱為阻抗分析儀。比較圖3和圖4兩類儀器，大部分電路是一致的。2.3. 渦流檢測(cè)線圈（探頭）在渦流探傷中，是靠檢測(cè)線圈來建立交變磁

14、場(chǎng)，把能量傳遞給被檢導(dǎo)體；同時(shí)又通過渦流所建立的交變磁場(chǎng)來獲得被檢導(dǎo)體中的質(zhì)量信息。因此，檢測(cè)線圈實(shí)際上一種換能器。檢測(cè)線圈的形狀，尺寸和技術(shù)參數(shù)對(duì)于最終檢測(cè)結(jié)果是至關(guān)重要的。在渦流探傷中，往往根據(jù)被檢試件的形狀、尺寸、材質(zhì)和質(zhì)量要求等來選定檢測(cè)線圈的種類，常用的檢測(cè)線圈有三類：穿過式線圈，插入式線圈和探頭式線圈。圖5為穿過式線圈，它用來檢測(cè)線材、棒材和管材，主要用在在線檢測(cè)。圖6為內(nèi)插式線圈，是放在管子內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)的線圈，專門用來檢查厚壁管子內(nèi)壁或鉆孔內(nèi)壁的缺陷，也用來檢查成套設(shè)備中管子的質(zhì)量，比如熱交換器管的在役檢測(cè)。圖7為探頭式線圈，放置在試件表面上進(jìn)行檢測(cè)的線圈，它不僅形狀簡單的板材、

15、方坯、棒材及大直徑管材的表面掃描探傷，也適用于形狀較為復(fù)雜的機(jī)械零件的檢測(cè)。由于其線圈體積小，磁場(chǎng)作用范圍小，一次檢測(cè)范圍和檢測(cè)的缺陷都比較小5。2.4. 渦流檢測(cè)工藝要點(diǎn)2.4.1. 試件表面的清理2.4.2. 探傷規(guī)范的選擇（一）線圈的選擇a試件的形狀和尺寸b線圈的參數(shù)c適合于被檢缺陷（二）頻率的選擇a集膚深度和檢測(cè)靈敏度b檢測(cè)因素的阻抗特性第一，選擇檢測(cè)因素產(chǎn)生最大阻抗變化時(shí)的頻率第二，選擇檢測(cè)因素與其它干擾因素所引起的阻抗變化之間有最大相位差時(shí)的頻率（適用具有相位分析功能的儀器）（三）對(duì)比試件的準(zhǔn)備對(duì)比試件（或標(biāo)準(zhǔn)試件）作為調(diào)節(jié)儀器和判廢標(biāo)準(zhǔn)的工具，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響很大，制作時(shí)應(yīng)予以足夠

16、重視，如果標(biāo)準(zhǔn)作了明確規(guī)定，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。（四）平衡電路的調(diào)節(jié)指在采用對(duì)比試件的無缺陷部位進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，對(duì)平衡回路的調(diào)節(jié)，使對(duì)無缺陷部位檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)線圈的輸出為零。（五）靈敏度的選擇 靈敏度的確定與檢測(cè)要求及使用的儀器有關(guān)。一般根據(jù)要求檢測(cè)的缺陷大小，調(diào)節(jié)與之相適應(yīng)的人工缺陷指示的大小在指示儀表滿刻度的50%60%的位置。（六）相位的確定指采用同步檢波進(jìn)行相位分析的檢測(cè)儀中移相器的相位角。選擇方法有兩種：a把缺陷信號(hào)置于信噪比最大時(shí)的相位b選取能夠區(qū)分并檢測(cè)缺陷的種類和位置的相位角：這種選擇方法必須兼顧到缺陷的檢測(cè)效果和不同種類、不同位置缺陷的良好區(qū)分效果。（如在管子探傷時(shí)，內(nèi)、外表面裂紋位置

17、的區(qū)分）（七）濾波器和抑制器的設(shè)定2.4.3. 探傷檢測(cè)當(dāng)檢測(cè)的準(zhǔn)備工作就緒，檢測(cè)條件確定后，便可以對(duì)試件作正式檢驗(yàn)，然后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、處理。通常在下列兩種情況下要求進(jìn)行再試驗(yàn)：a懷疑缺陷信號(hào)是否確由缺陷產(chǎn)生；b在試驗(yàn)條件發(fā)生了改變3. 渦流探傷儀靈敏度的標(biāo)定所謂的靈敏度即：儀器能夠檢查出最小缺陷的能力。這是渦流探傷儀綜合指標(biāo)中的重要一項(xiàng)。在渦流探傷中，不僅需要經(jīng)常校正儀器的性能，而且在購買新儀器時(shí)更需要了解和測(cè)定儀器的性能。在本章中主要介紹參考試件法進(jìn)行渦流探傷儀靈敏度的標(biāo)定。渦流檢測(cè)法從某種意義上講，是屬于一種比較的方法。即通過比較找出差異來進(jìn)行判斷。要比較就必須要有比較的依據(jù)，渦流

18、檢測(cè)中的比較依據(jù)就是參考試件，所以參考試件在渦流檢測(cè)中是十分重要的。3.1. 渦流儀器檢測(cè)裝置渦流探傷儀的基本原理：信號(hào)發(fā)生器（振動(dòng)器）產(chǎn)生交變電流供給檢測(cè)線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并在工件中感生渦流，渦流受到工件性能的影響并反過來使線圈阻抗發(fā)生變化，然后通過信號(hào)檢出電路檢出線圈阻抗的變化。檢測(cè)儀器的組成：圖3.13.1.1. 渦流傳感器渦流傳感器又稱為探頭。在渦流檢測(cè)中，工件的情況是通過渦流傳感器的變化反映出來的。只要對(duì)磁場(chǎng)變化敏感的元件（如霍爾元件、磁敏二極管等）都可以被用來作為渦流檢測(cè)的傳感器，目前用的最多的是檢測(cè)線圈。渦流傳感器的結(jié)構(gòu)總是由激勵(lì)繞組、檢測(cè)繞組及其支架和外殼組成，有些還有磁芯

19、、磁飽和器件等。渦流傳感器的功能主要有：a、激勵(lì)形成渦流的功能（在被檢工件中建立一個(gè)交變電磁場(chǎng)，產(chǎn)生渦流）；b、拾取所需信號(hào)的功能（獲取工件質(zhì)量情況的信號(hào)并傳給儀器分析）；c、抗干擾的功能（具有抑制各種不需要型號(hào)的能力）；渦流傳感器的分類：按照比較方式不同，檢測(cè)線圈可分為絕對(duì)式線圈和差動(dòng)式線圈，而差動(dòng)式線圈又分自比式和他比式兩種。3.1.2. 渦流檢測(cè)儀器渦流檢測(cè)儀器是應(yīng)用渦流原理對(duì)裝備、工件、材料進(jìn)行無損檢測(cè)的電子設(shè)備。下圖是渦流檢測(cè)儀的原理框架。圖中振蕩器、檢測(cè)線圈、信號(hào)檢出電路、放大器、顯示器及我顯示出的電源是幾乎所有渦流儀都具有的基本電路，而信號(hào)處理電路，即鑒別被檢測(cè)信號(hào)抑制干擾信號(hào)的

20、電路，則隨檢測(cè)目的的不同信號(hào)處理方式是不相同的。圖3.2渦流儀器的基本電路有：a、振蕩器：振蕩器是產(chǎn)生一個(gè)交變電流（通常是正弦電流），頻率一般為0.110khz，有固定頻率、分段可調(diào)或連續(xù)可調(diào)等方式。對(duì)于某些特殊應(yīng)用，可采取很高或很低的頻率，甚至使用脈沖電流激勵(lì)探頭線圈。b、電橋:交流電橋來測(cè)量線圈之間或者線圈和參考線圈之間的微小阻抗變化。c、移相器：檢測(cè)時(shí)儀器參數(shù)或工件因素的變化將引起阻抗變化，阻抗矢量沿著一定的相位變化。渦流檢測(cè)儀中是通過相敏檢波來實(shí)現(xiàn)的。需要有一個(gè)可供選擇的參考相位，通過移相器來實(shí)現(xiàn)的。將某一給定電壓矢量旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度的裝置稱為移相器。d、相敏檢波器：選擇控制信號(hào)和干擾

21、信號(hào)相差90°進(jìn)行檢波，就能在輸出信號(hào)中消除干擾信號(hào)而保留有用信號(hào)（因?yàn)橛杏眯盘?hào)和干擾信號(hào)之間存在相位差）。采用相敏檢波來消除干擾信號(hào)。e、幅度鑒別器：有用信號(hào)伴有被檢測(cè)信號(hào)同一數(shù)量級(jí)的雜波干擾信號(hào)。利用幅度鑒別器，即限幅器，建立一個(gè)鑒別電平，在此電平以下的噪聲信號(hào)都除掉了，提高了信噪比。既有利于缺陷信號(hào)的觀察和分析，也提高了檢測(cè)結(jié)果判斷的準(zhǔn)確性。f、提離效應(yīng)抑制電路：在使用放置式檢測(cè)線圈的渦流儀中，試件和線圈之間的間隙變化對(duì)檢測(cè)線圖阻抗產(chǎn)生的影響稱為提離效應(yīng)。提離效應(yīng)引起線圈阻抗的變化往往大于裂紋或電導(dǎo)率改變對(duì)線圈阻抗的影響，應(yīng)加以抑制。提離效應(yīng)的抑制方法有以下兩種：諧振電路法不平

22、衡電橋法g、相位放大器：信號(hào)的相位和幅度是渦流檢測(cè)中的兩要素。渦流信號(hào)相位角的大小與檢測(cè)頻率f的平方根的值成正比，即頻率越低，相位角越小，靈敏度也低。為了提高靈敏度，有必要對(duì)相位進(jìn)行放大。可以采用數(shù)字電路結(jié)合軟件的方法來實(shí)現(xiàn)。h、顯示器和記錄裝置: 指針式電表; 數(shù)字顯示器; 示波管顯示器(a橢圓顯示; b正弦波顯示; c矢量點(diǎn)顯示0;記錄裝置。3.1.3. 渦流檢測(cè)參考試件渦流檢測(cè)中，從渦流傳感器輸出端的電信號(hào)來看，渦流傳感器可分為參量式和變壓器式。無論哪種形式的傳感器，總離不開使用參考試件。3.1.4. 儀器參數(shù)的定義頻率KHz：（檢測(cè)靈敏度）常用材料的是用范圍：鋼管315KHz；不銹鋼6

23、30KHz；薄壁空調(diào)管1030KHz；冷凝器用黃銅管825KHz。探頭一檔：即探頭匹配。只要點(diǎn)擊它自動(dòng)進(jìn)行。增益dB：即探傷時(shí)所用的放大倍率。相位度：既波形與X軸之間的夾角。改變這一參數(shù)波形可以圍繞圓點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。濾波-檔：探傷速度。1檔：530m/min；2檔：25120m/min；3檔：60280m/min；4檔：5280m/min電平-檔：既報(bào)警電平。幅值超過報(bào)警電平既報(bào)警。調(diào)節(jié)范圍120靜噪-檔：抑制底部噪聲的作用。數(shù)值越大抑制能力越強(qiáng)。調(diào)節(jié)范圍115掃描-檔：調(diào)節(jié)掃描線的移動(dòng)速度。數(shù)值越大速度越快。調(diào)節(jié)范圍11283.2. 參考試件法測(cè)量靈敏度渦流檢測(cè)法從某種意義上講，是屬于一種比較的方法

24、。故通過對(duì)比試件進(jìn)行探測(cè)靈敏度的標(biāo)定，即通過比較找出差異來進(jìn)行判斷。要比較就必須要有比較的依據(jù)，渦流檢測(cè)中的比較依據(jù)就是參考試件，所以參考試件在渦流檢測(cè)中是十分重要的。3.2.1. 探測(cè)靈敏度的定義及儀器綜合性能指標(biāo)探測(cè)靈敏度：儀器所能檢測(cè)出最小缺陷的能力；儀器綜合性能指標(biāo)有：探測(cè)靈敏度、分辨率、靈敏度余量的測(cè)定、邊緣效應(yīng)。本文所探討的是儀器探測(cè)靈敏度的指標(biāo)。3.2.2. 參考試件渦流檢測(cè)用的對(duì)比試件一般采用與被檢試件同樣牌號(hào)和狀態(tài)的材料，有同樣的加工方法制作。在用于探傷的對(duì)比試件上還加工有一定規(guī)格的人工缺陷（稱標(biāo)準(zhǔn)傷），有時(shí)也可以直接從試件中選取具有典型缺陷的試件作為對(duì)比試件。由于對(duì)比試件隨

25、著試驗(yàn)?zāi)康募霸嚰牟馁|(zhì)、形狀大小等有所不同，種類也很多，這里也以穿過式線圈的管（棒）材探傷為例來介紹對(duì)比試件的用途和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。參考試件的用途：（1）用于標(biāo)定渦流檢測(cè)儀器。通常，在渦流檢測(cè)之前，都必須用參考試件來標(biāo)定儀器。根據(jù)試件上缺陷處所引起的電信號(hào)去調(diào)整儀器的檢測(cè)靈敏度、相位、零點(diǎn)、抑制等，以便正確選擇有關(guān)試驗(yàn)參數(shù)。為了保證可靠性，還需定期用參考試件來檢驗(yàn)儀器的工作狀態(tài)是否正常。（2）用作探傷試驗(yàn)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。渦流探傷是以規(guī)范所制定的參考件上人工缺陷來調(diào)節(jié)儀器的，并以該缺陷的信號(hào)為基準(zhǔn)，判斷試件是否合格。（3）用于渦流檢驗(yàn)設(shè)備的性能的檢查。主要測(cè)定儀器的探測(cè)靈敏度、分辨力、邊緣效應(yīng)（末端效應(yīng)）

26、、線性度等儀器的性能指標(biāo)。試件的種類：可分為自然缺陷參考件和人工缺陷參考試件兩種類型。人工缺陷參考試件，指的是與被檢試件的材料、形狀、大小完全相同，加工有一定規(guī)格的人工缺陷的試件。可以用來與被檢試件上的缺陷作為比較和對(duì)照。由于缺陷的位置、形狀、方向、深度等都能人為控制，因此，檢測(cè)信號(hào)與缺陷的對(duì)應(yīng)關(guān)系比較容易掌握。此次靈敏度的標(biāo)定試件即為人工缺陷參考試件。參考試件的使用方法和注意事項(xiàng)：（1）需儀器預(yù)熱后才能使用參考試件，卻過程中要求定時(shí)用參考試件校核；（2）同類型的儀器檢測(cè)同類型的試件檢測(cè)時(shí)，需用參考試件一一標(biāo)定；（3）在試驗(yàn)中途發(fā)現(xiàn)異常情況或誤動(dòng)了儀器的旋鈕時(shí)，要求用參考試件進(jìn)行重新標(biāo)定；3.

27、2.3. 標(biāo)定方法探測(cè)靈敏度的測(cè)定：以JC-011多通道渦流檢測(cè)儀為例。檢測(cè)精度:本方法的精度和參考試塊的制作精細(xì)及試塊上的人工槽的最小值有關(guān)，還與探傷儀本身儀器質(zhì)量有關(guān)，故本方法精度來說是很精密的。探測(cè)靈敏度即為儀器調(diào)節(jié)的頻率，故選定某一頻率后進(jìn)行該頻率下的檢測(cè)，得出能檢測(cè)到的缺陷最小值。一、預(yù)先準(zhǔn)備：渦流探傷儀、人工缺陷參考試塊、計(jì)算機(jī)等。二、使用步驟：1)開啟計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示器及檢測(cè)儀電源，等待進(jìn)入測(cè)試畫面；2)預(yù)熱5分鐘；3)調(diào)整各通道參數(shù)（閾值、頻率、增益、濾波、打標(biāo)、前沿、后沿）；a.閾值，始角、終角、旋轉(zhuǎn)（在XY阻抗平面圖中調(diào)整）：調(diào)整報(bào)警區(qū)域的位置及大小。b.頻率：指儀器的工作

28、頻率。c.增益：指放大檢測(cè)到的信號(hào)大小。160可選擇。d.濾波：07分八檔，根據(jù)被檢測(cè)體行進(jìn)速度可調(diào)。e.打標(biāo)：指檢測(cè)到缺陷信號(hào)至輸出打標(biāo)信號(hào)的延時(shí)時(shí)間。f.前沿：該參數(shù)為工件到達(dá)同步開關(guān)至檢測(cè)開始的時(shí)間。由檢測(cè)設(shè)備的具體運(yùn)行參數(shù)通過實(shí)際調(diào)試選定。g.后沿：該參數(shù)為工件離開同步開關(guān)至檢測(cè)結(jié)束的時(shí)間。調(diào)整同b。4)選擇運(yùn)行模式檢測(cè)狀態(tài)或調(diào)試狀態(tài)。單擊相應(yīng)按鈕，開始檢測(cè)；5)檢測(cè)完畢，再次單擊按鈕，按鈕彈起，停止檢測(cè)；6)單擊功能區(qū)退出鍵，退出檢測(cè)程序；7)退出Windows系統(tǒng)，關(guān)閉計(jì)算機(jī)；8)關(guān)閉檢測(cè)儀電源。三、具體探測(cè)步驟：把探頭垂直的放在有同一寬度而不同深度的人工槽試塊上，標(biāo)定好儀器使探頭

29、在無人工槽部位的電表示值為零。再把探頭依次移到深度不同，寬度不同的人工槽上，此時(shí)顯示屏上記錄了人工缺陷的位置和響應(yīng)信號(hào)的幅度。保存下來?？梢詮倪@看到，響應(yīng)信號(hào)的幅度與缺陷的深度之間有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。所能探測(cè)出的最小缺陷處的數(shù)值即為該檢測(cè)條件下儀器所能探測(cè)的儀器的探測(cè)靈敏度。在此過程中，需注意在N/S>3的條件下。經(jīng)過人工槽時(shí)的讀數(shù)為N,離開后在無缺陷位置讀數(shù)為S，表示最大噪聲示值。增益的余量越大則該儀器的探測(cè)靈敏度越高，反之越低。 圖3.4 圖3.5 四、具體數(shù)值：在保存的信號(hào)圖中提取缺陷和幅度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制稱圖，所能探測(cè)出的最小缺陷處的數(shù)值即為該檢測(cè)條件下儀器所能探測(cè)的儀器的探測(cè)靈

30、敏度。五、分辨率的測(cè)定：把探頭放在專供測(cè)定分辨率的試塊上，標(biāo)定號(hào)儀器后，再把探頭分別放在兩條接近距離為n,m,h等人工槽上，同時(shí)注意觀察儀表示值是在哪一處能把兩缺陷明顯分開。如能把相距為n=2mm的兩條人工槽分開，則該儀器的分辨率很高；若只能把相距為m=5mm的兩條人工槽分開，則該儀器的分辨率很低。六、靈敏度余量的測(cè)定：儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)傷調(diào)正好后，可從儀器面板上指示中讀出。一般用分貝值來表示。3.3. 對(duì)渦流探測(cè)儀靈敏度的影響因素及如何避免渦流探測(cè)儀中對(duì)靈敏度起影響的因素很多，但大都是其本身原理中參數(shù)的變化所引起的，我們只需正常操作即可避免。3.3.1. 檢測(cè)頻率渦流檢測(cè)的靈敏度在很大程度上依賴與檢

31、測(cè)頻率。通常，檢測(cè)頻率依據(jù)下列原因進(jìn)行選擇。1)集膚深度和檢測(cè)靈敏度:由于趨膚效應(yīng)，在導(dǎo)體中流動(dòng)的高頻電流將趨膚導(dǎo)體表面。要對(duì)試件表面下某一深度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，所選的頻率要低于某一值。但是降低檢測(cè)頻率會(huì)使線圈與試件之間的能量耦合效率降低，從而降低檢測(cè)靈敏度。2）檢測(cè)因素的阻抗特性：第一，選擇檢測(cè)因素產(chǎn)生最大阻抗變化時(shí)的頻率；下圖為不同深度的人工表面裂紋引起的阻抗變化與頻率比之間的關(guān)系曲線。由圖知，在頻率比為15附近阻抗變化最大，檢測(cè)靈敏度相對(duì)其他時(shí)也大。 圖3.6 第二，選擇檢測(cè)因素與其它干擾因素所引起的阻抗變化之間有最大相位差時(shí)的頻率，這種頻率選擇方法適應(yīng)不只有相位分析功能的檢測(cè)設(shè)備。這種設(shè)備可

32、以可以利用被檢信號(hào)與干擾信號(hào)之間在相位上的差異，通過相敏技術(shù)抑制信號(hào)干擾，取得較好的檢測(cè)效果。3.3.2. 線圈阻抗的影響一個(gè)理想線圈的阻抗應(yīng)該只有感抗部分，線圈的電阻應(yīng)該為零，但實(shí)際上，線圈是金屬導(dǎo)線繞制而成的，除了具有電感外，導(dǎo)線還有電阻，各匝線圈之間還有電容，所以一個(gè)線圈可以用一個(gè)由電阻、電感和電容串聯(lián)的電路表示，一般忽略線匝間的分布電容，而用電阻和電感的串聯(lián)電路表示，因而可用下式表示線圈的復(fù)阻抗：Z=R+jX=jwL由電磁感應(yīng)及渦流原理知：線圈工作時(shí)所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)對(duì)其探測(cè)靈敏度產(chǎn)生影響。影響阻抗的因素有：1）提離效應(yīng)的影響：在使用放置式檢測(cè)線圈的渦流儀中，試件和線圈之間的間隙變化對(duì)檢

33、測(cè)線圖阻抗產(chǎn)生的影響稱為提離效應(yīng)。提離效應(yīng)引起線圈阻抗的變化往往大于裂紋或電導(dǎo)率改變對(duì)線圈阻抗的影響，應(yīng)加以抑制。提離效應(yīng)的抑制方法有以下兩種：諧振電路法；不平衡電橋法。2）邊緣效應(yīng)的影響：當(dāng)檢測(cè)線圈移動(dòng)到板狀試件的邊緣、凹坑、或減薄處時(shí)，渦流就會(huì)發(fā)生畸變，這樣的信號(hào)干擾很強(qiáng)，一般會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所要檢測(cè)的信號(hào)，導(dǎo)致靈敏度嚴(yán)重失調(diào)，因此，在渦流檢測(cè)中，利用一些電的或者機(jī)械的方法來消除邊緣效應(yīng)的干擾。3）工件電導(dǎo)率（）的影響：當(dāng)被測(cè)物體（簡稱試件）的電導(dǎo)率發(fā)生變化，渦流的流動(dòng)也相應(yīng)改變，渦流信號(hào)矢量點(diǎn)P在阻抗圖上的位置也產(chǎn)生移動(dòng)。圖3.7影響電導(dǎo)率的因素 ：.雜質(zhì)含量；.溫度；.冷熱加工；.合金成分；.應(yīng)力。3）磁導(dǎo)率（）的影響：導(dǎo)率不變而磁導(dǎo)率變化時(shí)，同樣影響試樣中渦流的流動(dòng)狀況，使阻抗平面圖中渦流信號(hào)矢量點(diǎn)P發(fā)生移動(dòng)。圖3.84）試驗(yàn)頻