渦流檢測(cè)相關(guān)知識(shí)

渦流檢測(cè)相關(guān)知識(shí)第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三(1)法拉第電磁感應(yīng)定律

法拉第電磁感應(yīng)定律指出，通過(guò)閉合回路所包括的面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中將產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。感生電動(dòng)勢(shì)E與閉合回路內(nèi)的磁通量變化率成正比。式中：N——線圈的匝數(shù)；——磁通量的變化率：“-”——表示感生電動(dòng)勢(shì)反抗回路中的磁通的變化。1渦流檢測(cè)的原理第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）自感與互感①自感當(dāng)回路磁通量變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。同樣，當(dāng)回路中通過(guò)的電流發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)引起回路磁通變化，從而在回路中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。由于這種感生電動(dòng)勢(shì)是自感回路電路引起的，因此稱為自感電動(dòng)勢(shì)，用表示。第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三式中：L——自感系數(shù)，與線圈形狀、大小和匝數(shù)等有關(guān)：——回路中電流的變化率：“-”——表示自感電動(dòng)勢(shì)反抗回路中電路的變化。②互感

當(dāng)兩個(gè)線圈互相靠近時(shí)，任何一個(gè)線圈的電流發(fā)生變化，都會(huì)引起另一個(gè)線圈內(nèi)、磁通量的變化，從而在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。這種兩個(gè)靠近的截流回路電流發(fā)生變化時(shí)互相激起感生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為互感。第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

當(dāng)線圈1、2靠近時(shí)，線圈1中電流變化在線圈2中激起的感生電動(dòng)勢(shì)為，線圈2中的電流變化在線圈1中激起的感生電動(dòng)勢(shì)為：式中：M——互感系數(shù)，與兩線圈形狀、大小、匝數(shù)、相對(duì)位置等有關(guān)。線圈1中電流的變化率；線圈2中電流的變化率；表示互感電動(dòng)勢(shì)反抗回路中電流的變化?！啊钡谖屙?yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）渦流檢測(cè)原理渦流檢測(cè)的原理示意圖第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三如圖所示：試件中的渦流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(guò)激勵(lì)線圈時(shí)又感生出反作用電流。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。試件中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(guò)測(cè)量這個(gè)相位的變化來(lái)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(lái)識(shí)別各種引起渦流變化的因素。第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三渦流檢測(cè)定義及適用：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(wú)損檢測(cè)方法。當(dāng)把導(dǎo)電試件置于交變磁場(chǎng)之中，在工件中就有感應(yīng)電流存在，即產(chǎn)生渦流。工件自身物理性質(zhì)（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。通過(guò)觀測(cè)工件中渦流的變化，就可以判定工件的性質(zhì)，狀態(tài)，稱為渦流檢測(cè)。渦流檢測(cè)只適用于檢測(cè)導(dǎo)電材料第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

由于渦流具有集膚效應(yīng)，因此渦流檢測(cè)只能檢測(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。第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2渦流檢測(cè)系統(tǒng)

渦流檢測(cè)系統(tǒng)包括渦流檢測(cè)儀、檢測(cè)線圈、對(duì)比試塊等。一、渦流檢測(cè)儀（1）渦流檢測(cè)儀器的類別渦流檢測(cè)儀是根據(jù)不同的檢測(cè)目的，應(yīng)用不同的方法抑制干擾信息，拾取有用信息的電子儀器。根據(jù)用途、使用、顯示等不同分為以下幾類。①

按用途分ⅰ

探傷儀ⅱ

材料分選儀ⅲ

測(cè)厚儀②

按使用方式分ⅰ

手動(dòng)渦流儀ⅱ

自動(dòng)渦流儀第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三③

按顯示方式分ⅰ

圖像顯示ⅱ

數(shù)字顯示ⅲ

指針顯示

此外，按信號(hào)處理方法不同還可以分為相位分析儀、頻率分析儀、振幅分析儀等幾種。第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、渦流檢測(cè)儀原理與組成

渦流檢測(cè)儀的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生各種頻率的振蕩電流通過(guò)檢測(cè)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)在試件中感生渦流。當(dāng)試件存在缺陷或物性變化時(shí)，線圈電壓發(fā)生變化，通過(guò)信號(hào)輸出電路將線圈電壓變化量輸入放大器放大，經(jīng)信號(hào)處理器消除各種干擾信號(hào)，最后將有信號(hào)輸入顯示器顯示檢測(cè)結(jié)果。第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三一般的渦流檢測(cè)儀主要由振蕩器、探頭(檢測(cè)線圈）、信號(hào)輸出電路、放大器、信號(hào)處理器、顯示器、電源等部分組成，其方原理框圖如下圖所示。第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、檢測(cè)線圈（探頭）（1）檢測(cè)線圈的作用1.交變的激勵(lì)電流作用下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使試件感生渦流。2.拾取因試件物性變化引起渦流磁場(chǎng)變化的信息，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三按用途分類的線圈（a)外穿過(guò)式（b)內(nèi)穿過(guò)式（c)放置式(2)檢測(cè)線圈的種類1．按用途分1）

外穿過(guò)式線圈2）

內(nèi)通過(guò)式線3）

放置式線圈第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.按結(jié)構(gòu)分（1）

自感式線圈（2）

互感式線圈圖按結(jié)構(gòu)分類的線圈（a）自感式（b）互感式第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

3.按使用方式（1）

絕對(duì)式線圈（2）

自比式線圈（3）

他比式線圈圖按使用方式分類的線圈（a）絕對(duì)式（b）自比式（c）他比式第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

三、對(duì)比試樣

渦流檢測(cè)中的對(duì)比試樣是按一定的用途設(shè)計(jì)制作的具有人工缺陷的試樣，用于進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。（1）對(duì)比試樣的用途1．

測(cè)試設(shè)備的性能2．

調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度3．

驗(yàn)收產(chǎn)品質(zhì)量第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）對(duì)試樣的要求1．

對(duì)比試樣的材質(zhì)、形狀、尺寸、熱處理狀態(tài)和面狀態(tài)與被檢測(cè)試件相同，一般從被檢試件上截取。2．

對(duì)比試件上的人工缺陷位置尺寸形狀符合要求。尺寸與被檢試件中的自然缺陷相似。3．

對(duì)比試樣形狀規(guī)則，表面不得有劃傷、銹斑變形、凹陷或凸起等。第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、對(duì)比試樣的種類1．

孔型對(duì)比試樣2．

槽型對(duì)比試樣第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三4渦流檢測(cè)工藝要點(diǎn)4.1試件表面的清理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）第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（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)儀器和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的工具，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響很大，制作時(shí)應(yīng)予以足夠重視，如果標(biāo)準(zhǔn)作了明確規(guī)定，應(yīng)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(wú)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(wú)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阻抗圖幅值滿刻度的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：第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

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)、外表面裂紋位置的區(qū)分）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)試件進(jìn)行正式檢測(cè)，然后對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、處理。

通常在下列兩種情況下要求進(jìn)行復(fù)檢：

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，使檢測(cè)靈敏度受到了影響。第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三5渦流檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)⑴

適合各種導(dǎo)電材料的試件檢測(cè)；⑵可以檢出表面和近表面缺陷；⑶探測(cè)結(jié)果以電信號(hào)給出，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；⑷采用非接觸接觸，所以檢測(cè)速度很快；⑸

對(duì)形狀復(fù)雜的試件很難應(yīng)用；一般用于管材、棒材、板材等；⑹

不能顯示缺陷圖形，因此無(wú)法從顯示信號(hào)判斷出缺陷性質(zhì)；⑺

檢測(cè)干擾因素多，容易引起雜亂信號(hào)；⑻

由于趨膚效應(yīng)，埋藏較深的缺陷無(wú)法檢出；⑼

不能用于非導(dǎo)電的材料。此外：適用于高溫不去保溫層測(cè)厚第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三6遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介一、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)基本工作原理遠(yuǎn)場(chǎng)渦流是一種特殊的渦流現(xiàn)象。最簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)場(chǎng)渦流探頭由兩個(gè)線圈組成，一個(gè)為激勵(lì)線圈，一個(gè)為檢測(cè)線圈，兩線圈間隔一定距離。當(dāng)給激勵(lì)線圈通以交流電時(shí)，激勵(lì)線圈在其周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該交變磁場(chǎng)穿過(guò)管壁，沿管子軸向傳播，然后再次穿過(guò)管壁被檢測(cè)線圈接收。每次穿過(guò)管壁，交變磁場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲和幅度衰減。當(dāng)探頭移到壁厚減薄區(qū)域，則交變磁場(chǎng)在線圈之間的傳播時(shí)間減少，強(qiáng)度衰減減少，表現(xiàn)為信號(hào)的相位（信號(hào)的延遲時(shí)間）和幅度（信號(hào)的強(qiáng)度）減少，通過(guò)對(duì)相位和幅度的分析，就可以確定材料減薄的深度和范圍。管壁內(nèi)部存在三個(gè)區(qū)域，即近場(chǎng)渦流區(qū)、過(guò)渡區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流區(qū)。遠(yuǎn)場(chǎng)渦流區(qū)開(kāi)始于離激勵(lì)線圈兩到三倍管徑處，此區(qū)域近場(chǎng)信號(hào)可忽略不計(jì)，穿過(guò)管壁傳播的遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)占優(yōu)勢(shì)，信號(hào)強(qiáng)度和總的壁厚呈線形關(guān)系。遠(yuǎn)場(chǎng)渦流探頭的接收線圈就布置在這個(gè)區(qū)域。

第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)的特點(diǎn)：（1）采用內(nèi)通過(guò)式線圈，檢測(cè)線圈與激勵(lì)線圈分開(kāi)，且兩者的距離是所檢測(cè)管道內(nèi)徑的二至三倍；（2）采用低頻渦流技術(shù)能穿透管壁；（3）需要檢測(cè)的不是線圈阻抗變化，通常是測(cè)量檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓與激勵(lì)電流之間的相位差；（4）能以相同的靈敏度檢測(cè)管壁內(nèi)外表面的缺陷和管壁變薄情況，不受集膚效應(yīng)的影響；（5）檢測(cè)信號(hào)與激勵(lì)信號(hào)的相位差與管壁厚度近似成正比，“提離