第三章-涡流检测ppt课件

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1、第三章第三章 涡流检测技术涡流检测技术 利利用用电电磁磁感感应应原原理理，通通过过测测定定被被检检工工件件内内感感生生涡涡流流的的变变化化来来无无损损地地评评定定导导电电材材料料及及其其工工件件的的某某些些性性能能，或或发发现现缺缺陷陷的的无无损检测方法。损检测方法。称为称为涡流检测涡流检测。 涡涡流流检检测测只只能能用用于于导导电电材材料料的的检检测测。对管、棒和线材等型材有很高的检测效率。对管、棒和线材等型材有很高的检测效率。3.13.1涡流检测的基本原理涡流检测的基本原理一、一、涡流检测的基本原理涡流检测的基本原理 当当载载有有交交变变电电流流的的检检测测线线圈圈靠靠近近导导电电工工件件

2、时时，由由于于线线圈圈磁磁场场的的作作用用，工工件件中中将将会会感感生生出出涡涡流流（其其大大小小等等参参数数与与工工件件中中的的缺缺陷陷等等有有关关），而而涡涡流流产产生生的的反反作作用用磁磁场场又又将将使使检检测测线线圈圈的的阻阻抗抗发发生生变变化化。因因此此，在在工工件件形形状状尺尺寸寸及及探探测测距距离离等等固固定定的的条条件件下下，通通过过测测定定探探测测线线圈圈阻阻抗抗的的变变化化，可可以以判断被测工件有无缺陷存在。判断被测工件有无缺陷存在。 二、二、涡流检测的特点涡流检测的特点1 1、用途用途与影响涡流特性的因素与影响涡流特性的因素1.1.探伤：缺陷形状、尺寸和位置探伤：缺陷形状

3、、尺寸和位置2.2.材质分选：电导率材质分选：电导率3.3.测厚：检测距离和薄板厚度测厚：检测距离和薄板厚度4.4.尺寸检测：工件的尺寸和形状尺寸检测：工件的尺寸和形状5.5.物理量测量（径向振幅、轴向位移及运动轨迹的物理量测量（径向振幅、轴向位移及运动轨迹的测量）：工件与检测线圈间的距离测量）：工件与检测线圈间的距离2 2、 特点特点1.1.对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高；对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高；2.2.检测线圈不必与被检材料或工件紧密接触，不需耦合检测线圈不必与被检材料或工件紧密接触，不需耦合剂，检测过程不影响被检材料的性能；剂，检测过程不影响被检材料的性能

4、；3.3.应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实施监测；因素均能实施监测；4.4.在一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息；在一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息；5.5.可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其它检测可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其它检测方法不适应的场合实施监测；方法不适应的场合实施监测；6.6.检测形状复杂零件，效率低；难于区分缺陷的种类和检测形状复杂零件，效率低；难于区分缺陷的种类和大小。大小。三、三、涡流的趋肤效应和渗透深度涡流的趋肤效应和渗透深度1 1. .趋肤效应趋肤效应 感应出的涡流集中在靠近激

5、励线圈的材料表面附感应出的涡流集中在靠近激励线圈的材料表面附近的现象。涡流密度随着距离表面的距离增加而减近的现象。涡流密度随着距离表面的距离增加而减小。小。2.2.渗透深度渗透深度 趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的强度及趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的强度及感生涡流的密度，从被检材料的表面到其内部按指感生涡流的密度，从被检材料的表面到其内部按指数分布规律递减。将涡流密度衰减为其表面密度的数分布规律递减。将涡流密度衰减为其表面密度的1/e1/e（36.8%）时对应的深度定义为：）时对应的深度定义为：几种不同材料的标准透入深度与频率的关系 四、四、电磁感应现象电磁感应现象1.1.电磁感应电

6、磁感应 当穿过闭合导电回路所包围面积的磁通量发生变化时，当穿过闭合导电回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应现象。回回路中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应现象。回路中产生的感应电动势路中产生的感应电动势EiEi等于所包围面积中磁通量等于所包围面积中磁通量随时间随时间变化的负值变化的负值 此负值表明闭合回路中感应电流所产生的磁场总是阻碍产生此负值表明闭合回路中感应电流所产生的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通的变化，这个方程称为法拉第电磁感应定律。感应电流的磁通的变化，这个方程称为法拉第电磁感应定律。此方程用于一个绕有此方程用于一个绕有N N匝的线圈，所

7、得感应电动势表示为匝的线圈，所得感应电动势表示为2.2.自感应自感应 当线圈中通以交变电流当线圈中通以交变电流I I时，其所产生的交变磁通量时，其所产生的交变磁通量也将在本线圈中产生感应电动势，此现象称为自感现象，也将在本线圈中产生感应电动势，此现象称为自感现象，产生的感应电动势称为自感电动势EL3.3.互感应互感应 当两个线圈相互靠近，线圈中分别流过交变电流当两个线圈相互靠近，线圈中分别流过交变电流I I1 1和和I I2 2的情况下，由线圈的情况下，由线圈1 1中电流中电流I1所引起的变化的磁场通过线圈所引起的变化的磁场通过线圈2 2时会在线圈时会在线圈2 2中产生感应电动势；同样，线圈中

8、产生感应电动势；同样，线圈2 2中电流中电流I I2 2所引所引起的变化的磁场通过线圈起的变化的磁场通过线圈1 1时会在线圈时会在线圈1 1中产生感应电动势，中产生感应电动势，这种两载流线圈相互激起感应电动势的现象称为互感现象，这种两载流线圈相互激起感应电动势的现象称为互感现象，所产生的感应电动势称为互感电动势。在线圈所产生的感应电动势称为互感电动势。在线圈2 2和在线圈和在线圈1 1中中产生的感应电动势，在两线圈形状、大小、匝数、相对位置产生的感应电动势，在两线圈形状、大小、匝数、相对位置及周围磁介质给定的情况下可给出及周围磁介质给定的情况下可给出3.2 涡流检测的阻抗分析法涡流检测的阻抗分

9、析法 线圈耦合电路线圈耦合电路 一、一、 检测线圈的阻抗和阻抗归一化检测线圈的阻抗和阻抗归一化1 1） 检测线圈的阻抗检测线圈的阻抗设通以交变电流的检测线圈（初级线圈）的自身阻抗为设通以交变电流的检测线圈（初级线圈）的自身阻抗为Z0， 其中忽略了容抗，则其中忽略了容抗，则 （3-1） 当初级线圈与次级线圈（被检对象）相互耦合时，由于互感的当初级线圈与次级线圈（被检对象）相互耦合时，由于互感的作用，闭合的次级线圈中会产生感应电流，而这个电流反过来又作用，闭合的次级线圈中会产生感应电流，而这个电流反过来又会影响初级线圈中的电压和电流。这种影响可以用次级线圈电路会影响初级线圈中的电压和电流。这种影响

10、可以用次级线圈电路阻抗通过互感阻抗通过互感M反映到初级线圈电路的折合阻抗来体现，设折合反映到初级线圈电路的折合阻抗来体现，设折合阻抗为。阻抗为。 （3-2） 将次级线圈的折合阻抗与初级线圈自身的阻抗的和称为将次级线圈的折合阻抗与初级线圈自身的阻抗的和称为初级线圈的视在阻抗初级线圈的视在阻抗Zs，即即 （3-3） 式中：式中：Rs为视在电阻；为视在电阻；Xs为视在感抗。为视在感抗。 应用视在阻抗的概念，就可认为初级线圈电路中电流和电应用视在阻抗的概念，就可认为初级线圈电路中电流和电压的变化是由于它的视在阻抗的变化引起的，而据此就可以得压的变化是由于它的视在阻抗的变化引起的，而据此就可以得知次级线

11、圈对初级线圈的效应，从而可以推知次级线圈电路中知次级线圈对初级线圈的效应，从而可以推知次级线圈电路中阻抗的变化。阻抗的变化。 2 2） 阻抗归一化阻抗归一化下下图图所所示示的的阻阻抗抗平平面面图图虽虽然然比比较较直直观观，但但半半圆圆形形曲曲线线在在阻阻抗抗平平面面图图上上的的位位置置与与初初级级线线圈圈自自身身的的阻阻抗抗以以及及两两个个线线圈圈自自身身的的电电感感和和互互感感有有关关。另另外外，半半圆圆的的半半径径不不仅仅受受到到上上述述因因素素的的影影响响，还还随随频频率率的的不不同同而而变变化化。这这样样，如如果果要要对对每每个个阻阻抗抗值值不不同同的的初初级级线线圈圈的的视视在在阻阻

12、抗抗，或或对对频频率率不不同同的的初初级级线线圈圈的的视视在在阻阻抗抗， 或或对对两两线线圈圈间间耦耦合合系系数数不不同同的的初初级级线线圈圈的的视视在在阻阻抗抗作作出出阻阻抗抗平平面面图图时时，就就会会得得到到半半径径不不同同、位位置置不不一一的的许许多多半半圆圆曲曲线线， 这这不不仅仅给给作作图图带带来来不不便便，而而且且也也不不便便于于对对不不同同情情况况下下的的曲曲线线进进行行比比较较。为为了了消消除除初初级级线线圈圈阻阻抗抗以以及及激激励励频频率率对对曲曲线线位位置置的的影影响响， 便便于于对对不不同同情情况况下下的的曲曲线线进进行行比比较较， 通通常常要要对对阻阻抗抗进进行行归归一

13、一化处理。化处理。 初级线圈的阻抗平面图 2 2） 阻抗归一化阻抗归一化阻阻抗抗平平面面图图原原点点坐坐标标向向右右平平移移R R1 1距距离离，然然后后再再用用LL1 1去去除除XsXs和和RsRs坐坐标标，使使ZsZs的的半半圆圆轨轨迹迹的的直直径径在在XsXs上上，轨轨迹迹上上诸诸点点的的位位置置则则取取决决于于参参变变量量LL2 2/R/R2 2的实际取值。的实际取值。 归一化后的阻抗平面图归一化后的阻抗平面图 2 有效磁导率和特征频率有效磁导率和特征频率1） 有效磁导率有效磁导率在在半半径径为为r、磁磁导导率率为为、电电导导率率为为的的长长直直圆圆柱柱导导体体上上， 紧紧贴贴密密绕绕

14、一一螺螺线线管管线线圈圈。在在螺螺线线管管中中通通以以交交变变电电流流，则则圆圆柱柱导导体体中中会会产产生生一一交交变变磁磁场场，由由于于趋趋肤肤效效应应，磁磁场场在在圆圆柱柱导导体体的的横横截截面面上上的的分分布布是是不不均均匀匀的的。于于是是人人们们提提出出了了一一个个假假想想模模型型：圆圆柱柱导导体体的的整整个个截截面面上上有有一一个个恒恒定定不不变变的的均均匀匀磁磁场场，而而磁磁导导率率却却在在截截面面上上沿沿径径向向变变化化，它它所所产产生生的的磁磁通通量量等等于于圆圆柱柱导导体体内内真真实实的物理场所产生的磁通量。的物理场所产生的磁通量。这这样样，就就用用一一个个恒恒定定的的磁磁场

15、场和和变变化化着着的的磁磁导导率率替替代代了了实实际际上上变变化化着着的的磁磁场场和和恒恒定定的的磁磁导导率率，这这个个变变化化着着的的磁磁导导率率便便称称为为有效磁导率，用有效磁导率，用eff表示，同时推导出它的表达式为表示，同时推导出它的表达式为 （3-4） 其中， 。2）特征频率）特征频率定义使（定义使（3-4）式中贝塞尔函数变量）式中贝塞尔函数变量 的模为的模为1的频的频率为涡流检测的特征频率。其表达式为率为涡流检测的特征频率。其表达式为 （3-5） 对于非磁性材料，对于非磁性材料， ，可得特征频率，可得特征频率 ，d为为圆柱导体的直径圆柱导体的直径 。 eff与f/fg的关系曲线 3

16、） 涡流检测相似律涡流检测相似律有有效效磁磁导导率率eff是是一一个个完完全全取取决决于于频频率率比比f/fg大大小小的的参参数数， 而而eff的的大大小小又又决决定定了了试试件件内内涡涡流流和和磁磁场场强强度度的的分分布布。因因此此， 试件内涡流和磁场的分布是随试件内涡流和磁场的分布是随f/fg的变化而变化的。的变化而变化的。 理理论论分分析析和和推推导导可可以以证证明明，试试件件中中涡涡流流和和磁磁场场强强度度的的分分布布仅仅仅仅是是f/fg的的函函数数。由由此此，可可得得出出涡涡流流检检测测的的相相似似律律：对对于于两两个个不不同同的的试试件件， 只只要要各各对对应应的的频频率率比比f/

17、fg相相同同，则则有有效效磁磁导导率率、 涡流密度及磁场强度的几何分布均相同。涡流密度及磁场强度的几何分布均相同。 3 3） 涡流检测相似律涡流检测相似律 如 ， 一 根 d=10cm、 =35s/m的 铝 棒（fg=1.45Hz）在f=145Hz的试验频率下所显示的有效磁导率、场强分布及涡流密度分布，与一 根 直 径 d=0.01cm， =10s/m的 铁 丝（fg=50660Hz），在f=5.07Mhz的试验频率下所显示的结果完全相同。 根据相似定律，可进行对比试验，以此判定缺陷的深度和大小。3 影响线圈阻抗的因素影响线圈阻抗的因素1） 穿过式线圈的阻抗分析穿过式线圈的阻抗分析内内含含导导

18、电电圆圆柱柱体体的的长长直直载载流流螺螺线线管管线线圈圈为为穿穿过过式式线线圈圈。 有有效效磁磁导导率率的的概概念念也也是是以以这这种种线线圈圈为为基基础础提提出出的的，而而且且假假定定圆圆柱柱体体的的直直径径d和和线线圈圈的的直直径径D相相同同。但但事事实实上上，检检测测线线圈圈和和工工件件之之间间总总要要留留有有空空隙隙以以保保证证工工件件快快速速通通过过。因因此此有有线线圈圈填填充充系系数数=(d/D)2，1。通通过过对对线线圈圈和和圆圆柱柱导导体体内内磁磁场场的的分分析析，利利用用有有效效磁磁导导率率的的概概念，推导检测线圈的归一化阻抗为念，推导检测线圈的归一化阻抗为 （3-6） 通通

19、过过式式（3-6）可可分分析析出出影影响响线线圈圈阻阻抗抗的的因因素素是是材材料料自自身身的的性质和线圈与试件的电磁耦合状况，主要包括性质和线圈与试件的电磁耦合状况，主要包括（1） 电导率电导率。 （2） 圆柱体直径。圆柱体直径。（3） 相对磁导率相对磁导率r。 （4） 缺陷。缺陷。 （5）检测频率。）检测频率。2 2） 其他常用类型检测线圈的阻抗分析其他常用类型检测线圈的阻抗分析（1 1） 内含导电管材的穿过式线圈。内含导电管材的穿过式线圈。 薄壁管件。薄壁管件。 对非铁磁性材料的薄壁管件，特征频率为对非铁磁性材料的薄壁管件，特征频率为 （3-7） 式式中中：di为为管管件件内内径径；为为管

20、管件件壁壁厚厚。管管件件的的填填充充系系数数=(da/dc)2，其中，其中，da为管件外径，为管件外径，dc为线圈内径。为线圈内径。 厚厚壁壁管管件件。厚厚壁壁管管穿穿过过式式线线圈圈的的阻阻抗抗曲曲线线位位于于圆圆柱柱体体和和薄壁管两者的曲线之间。薄壁管两者的曲线之间。 （2 2） 导导电电管管件件的的内内通通式式线线圈圈。将将线线圈圈插插入入并并通通过过被被检检管管材材( (或管道或管道) )内部进行检测的线圈为内通式线圈。内部进行检测的线圈为内通式线圈。 薄薄壁壁管管件件。用用内内通通式式线线圈圈检检测测薄薄壁壁管管件件时时，其其线线圈圈阻阻抗的变化情况可借用穿过式线圈的阻抗图加以分析。

21、抗的变化情况可借用穿过式线圈的阻抗图加以分析。 厚壁管件。对于非铁磁性材料的厚壁管件，其特征频厚壁管件。对于非铁磁性材料的厚壁管件，其特征频率为率为 （3-8） 式中：式中： di为管件内径。为管件内径。 （3 3） 放放置置式式线线圈圈。在在检检测测过过程程中中以以轴轴线线垂垂直直于于被被检检工工件件表表面面的的方方位位放放置置在在其其上上的的线线圈圈为为放放置置式式线线圈圈。用用放放置置式式线线圈圈检检测测板板材材时时，线线圈圈阻阻抗抗的的变变化化不不仅仅与与材材料料的的电电导导率率、磁磁导导率率等等因因素素的的变变化化有有关关，而而且且还还受受线线圈圈至至板板材材表表面面的的距距离离变变

22、化化的的影影响响， 此此即即所所谓谓“提提离离效效应应”。当当测测定定材材料料表表面面涂涂层层或或镀镀层层厚厚度度时时， 要要利利用用放放置置式式线线圈圈的的提提离离效效应应。而而为为了了测测量量材材料料的的电电导导率率或或进进行行材材料料探探伤伤时时，则则要要设设法法通通过过选选择择频频率率来来减减小小提提离离效效应应的的干干扰扰。 提高检测结提高检测结果的准确性和可靠性。果的准确性和可靠性。 二、二、 涡流检测线圈涡流检测线圈（1 1） 按按感感应应方方式式分分类类。按按照照感感应应方方式式不不同同，检检测测线线圈圈可可分分为为自自感感式式线线圈圈和和互互感感式式线线圈圈（又又称称为为参参

23、量量式式线线圈圈和和变变压压器器式式线圈），见下图所示。线圈），见下图所示。 自自感感式式线线圈圈由由单单个个线线圈圈构构成成，该该线线圈圈产产生生激激励励磁磁场场，在在导导电电体体中中形形成成涡涡流流，同同时时又又是是感感应应、接接收收导导电电体体中中涡涡流流再再生生磁磁场场信信号号的的检检测测线线圈圈，故故名名自自感感线线圈圈。互互感感线线圈圈一一般般由由两两个个或或两两组组线线圈圈构构成成， 其其中中一一个个（组组）是是用用于于产产生生激激励励磁磁场场在在导导电电体体中中形形成成涡涡流流的的激激励励线线圈圈( (又又称称一一次次线线圈圈) )，另另一一个个( (组组) )线线圈圈是是感感

24、应应、 接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈( (又称二次线又称二次线圈圈)。 不同感应方式的检测线圈 (a) 自感式线圈； (b) 互感式线圈 （2 2） 按按应应用用方方式式分分类类。按按照照应应用用方方式式不不同同，检检测测线线圈圈可分为外通过式线圈、内穿过式线圈和放置式线圈。可分为外通过式线圈、内穿过式线圈和放置式线圈。放放置置式式线线圈圈又又称称为为探探头头式式线线圈圈。在在应应用用过过程程中中，外外通通过过式式线线圈圈和和内内穿穿过过式式线线圈圈的的轴轴线线平平行行于于被被检检工工件件的的表表面面，而而放放置置式式线线圈圈的的轴轴线线垂垂直直

25、于于被被检检工工件件的的表表面面。这这种种线线圈圈可可以以设设计计、 制制作作得得很很小小，而而且且线线圈圈中中可可以以附附加加磁磁芯芯，具具有有增增强强磁磁场场强强度度和聚焦磁场的特性，因此具有较和聚焦磁场的特性，因此具有较高的检测灵敏度。高的检测灵敏度。 不同应用方式的检测线圈不同应用方式的检测线圈(a) 放置式线圈；放置式线圈； (b) 外通过式线圈；外通过式线圈； (c) 内穿过式线圈内穿过式线圈 （3 3） 按按比比较较方方式式分分类类。按按照照比比较较方方式式不不同同，检检测测线线圈圈可可分分为为绝绝对对式式线线圈圈和和差差动动式式线线圈圈，而而差差动动式式线线圈圈又又分分标标准准

26、比比较较式式和自比较式两种和自比较式两种(见下图见下图)。 绝绝对对式式线线圈圈是是一一种种只只用用一一个个检检测测线线圈圈进进行行涡涡流流检检测测的的方方式式称称为为绝绝对对式式线线圈圈， 仅仅针针对对被被检检测测对对象象某某一一位位置置的的电电磁磁特特性性直直接接进进行行检检测测的的， 而而不不与与被被检检对对象象的的其其他他部部位位或或对对比比试试样样某某一一部位的电磁特性进行比较检测。部位的电磁特性进行比较检测。 差动式是指两个检测线圈反接在一起进行工作的方式。差动式是指两个检测线圈反接在一起进行工作的方式。不同比较方式的检测线圈不同比较方式的检测线圈(a) 绝对式线圈；绝对式线圈；

27、(b) 自比较式线圈；自比较式线圈； (c)标准比较标准比较式线圈式线圈 三、三、 信号检出电路信号检出电路涡涡流流检检测测中中，通通常常将将涡涡流流检检测测线线圈圈作作为为构构成成平平衡衡电电桥桥的的一一个个桥桥臂臂。正正常常情情况况下下，可可通通过过调调节节平平衡衡电电桥桥中中的的可可变变电电阻阻实实现现桥式电路的平衡，桥式电路的平衡， 如下图所示。如下图所示。 检测线圈作为电桥桥臂之一的平衡电路检测线圈作为电桥桥臂之一的平衡电路 当当检检测测阻阻抗抗发发生生变变化化（如如线线圈圈的的被被检检测测零零件件中中出出现现缺缺陷陷）时时，桥桥路路失失去去平平衡衡，这这时时输输出出电电压压不不再再

28、为为零零， 而而是是一一个个非非常常微弱的信号，微弱的信号， 其大小取决于被检测零件的电磁特性。其大小取决于被检测零件的电磁特性。 （3-9） 式中：式中： Z1、Z4为固定桥臂阻抗；为固定桥臂阻抗； Z3为检测线圈阻抗的变化，为检测线圈阻抗的变化， 通过测量通过测量U，可间接得到可间接得到Z3。 3.3 涡流检测的应用涡流检测的应用1 涡流检测装置涡流检测装置涡涡流流检检测测装装置置包包括括检检测测线线圈圈、检检测测仪仪器器和和辅辅助助装装置置，另另外外还还配配有有标标准准试试样样和和对对比比试试样样。检检测测线线圈圈前前面面已已经经介介绍绍过过了了， 下下面简要介绍其他部分。面简要介绍其他

29、部分。 检检测测仪仪器器是是涡涡流流检检测测的的核核心心部部分分。其其作作用用为为产产生生交交变变电电流流供供给给检检测测线线圈圈，对对检检测测到到的的电电压压信信号号进进行行放放大大，抑抑制制或或消消除除干干扰扰信信号号，提提取取有有用用信信号号，最最终终显显示示检检测测结结果果。根根据据检检测测对对象象和和目目的的，涡涡流流检检测测仪仪器器分分涡涡流流探探伤伤、涡涡流流电电导导仪仪和和涡涡流流测测厚厚仪仪三三种。随着电子技术的发展，还出现了智能型涡流检测仪器。种。随着电子技术的发展，还出现了智能型涡流检测仪器。 涡流检测仪涡流检测仪 三种类型的涡流检测仪，它们的电路型式三种类型的涡流检测仪

30、，它们的电路型式不同，但为了将试件中的待测因素通过检测线不同，但为了将试件中的待测因素通过检测线圈的阻抗变化反映出来，它们需要完成一些相圈的阻抗变化反映出来，它们需要完成一些相同任务：同任务： 1 1）产生激励信号；）产生激励信号；2 2）检测涡流信）检测涡流信息；息；3 3）鉴别影响因素；）鉴别影响因素；4 4）指示检测结果。）指示检测结果。 因此，组成大致相同，由振荡器、探头因此，组成大致相同，由振荡器、探头（检测线圈及其装配件）、信号输出电路、放（检测线圈及其装配件）、信号输出电路、放大器、信号处理器、显示器、电源等几部分组大器、信号处理器、显示器、电源等几部分组成。成。振荡器产生各种频

31、率的振荡电流通过检测线圈，振荡器产生各种频率的振荡电流通过检测线圈，线线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流。当试件存在圈产生交变磁场并在工件中感生涡流。当试件存在缺陷或物性变化时，线圈电压发生变化，通过信号缺陷或物性变化时，线圈电压发生变化，通过信号检出电路将线圈电压变化量输入放大器放大，经信检出电路将线圈电压变化量输入放大器放大，经信号处理器消除各种干扰信号，最后将有用的信号输号处理器消除各种干扰信号，最后将有用的信号输入显示器显示检测结果。入显示器显示检测结果。1 1 振荡器振荡器 振荡器的作用是向激励线圈提供所需频振荡器的作用是向激励线圈提供所需频率及幅度的电流，以便在试件中感生所需强率及

32、幅度的电流，以便在试件中感生所需强度的涡流。常配以功率放大器使用。多采用度的涡流。常配以功率放大器使用。多采用LCLC振荡器，具有起振容易、调整频率方便、振荡器，具有起振容易、调整频率方便、能产生较大幅度正弦振荡、频率稳定的优点。能产生较大幅度正弦振荡、频率稳定的优点。3 3 放大器放大器 由于工件中涡流的作用，检测线圈所产生的信号幅由于工件中涡流的作用，检测线圈所产生的信号幅度和相位会有相应的改变，但这种变化很小，信度和相位会有相应的改变，但这种变化很小，信号需放大。号需放大。对放大器的要求：对放大器的要求：1 1、输入级有低的噪声；、输入级有低的噪声；2 2、宽的动态范围；、宽的动态范围；

33、3 3、低的畸变。、低的畸变。4 4 信号处理器信号处理器 消除无关信号的干扰消除无关信号的干扰5 5 显示器显示器显示检测结果，如记录仪、电压表、示波器等。显示检测结果，如记录仪、电压表、示波器等。2 2 涡流检测的应用涡流检测的应用一、涡流探伤一、涡流探伤1.金属管材探伤 成批管材一般采用涡流自动探伤装置，可以自动报警、自动记录、自动分选和自动停车。 速度快，效率高，对管件纵向裂纹检出灵敏度高。2.2.在役管道维修检查在役管道维修检查 腐蚀开裂或腐蚀减薄。 内通式检测线圈3.3.金属棒材、线材和丝材的探伤金属棒材、线材和丝材的探伤 可采用类似于管材的自动探伤装置对大批量可采用类似于管材的自

34、动探伤装置对大批量生产的棒材、丝材进行探伤。但为了要检出生产的棒材、丝材进行探伤。但为了要检出棒材表面以下较深的缺陷，应选用比同直径棒材表面以下较深的缺陷，应选用比同直径的管材探伤低一些的工作频率，而进行金属的管材探伤低一些的工作频率，而进行金属丝材探伤所选用的频率则要较高，以获得适丝材探伤所选用的频率则要较高，以获得适当的当的f/fg值。值。4.4.结构件疲劳裂纹探伤结构件疲劳裂纹探伤 服役中的结构件可能产生各种缺陷，其中尤服役中的结构件可能产生各种缺陷，其中尤以疲劳裂纹为多见。飞机维修部门常用涡流以疲劳裂纹为多见。飞机维修部门常用涡流探伤方法来检查这种危险缺陷。探伤方法来检查这种危险缺陷。

35、二、材质检验二、材质检验1.金属杂质含量的金属杂质含量的鉴别：鉴别：纯度与电纯度与电导率密切相关。导率密切相关。2. 2. 热处理状态的鉴别热处理状态的鉴别由由于于相相同同的的材材料料经经过过不不同同的的热热处处理理后后不不仅仅硬硬度度不不同同，电电导导率率也也不不同同，因因而而可可以以用用测测量量电电导导率率的的方方法法来来间间接接评评定定合合金金的热处理状态和硬度。的热处理状态和硬度。 3. 3. 混料分选混料分选电电导导率率的的测测量量是是利利用用涡涡流流电电导导仪仪测测量量出出非非铁铁磁磁性性金金属属的的电电导导率率值值，如如果果混混杂杂材材料料或或零零部部件件的的电电导导率率的的分分

36、布布带带不不相相互互重重合合，测测出出混混料料的的电电导导率率后后，再再与与已已知知牌牌号号或或状状态态的的材材料料和和零部件的电导率相比较，从而将混料区分开零部件的电导率相比较，从而将混料区分开。 3. 3. 涡流测厚涡流测厚用用涡涡流流检检测测方方法法可可以以测测量量金金属属基基体体上上的的覆覆层层以以及及金金属属薄薄板板的的厚厚度度，利利用用的的是是探探头头式式线线圈圈的的提提离离效效应应。厚厚度度一一般般在在几几微微米米至至几几百百微微米米的的范范围围。所所谓谓提提离离效效应应是是指指线线圈圈与与被被检检材材料料表面距离的变化对线圈阻抗产生的影响。表面距离的变化对线圈阻抗产生的影响。用

37、用涡涡流流法法测测量量金金属属薄薄板板的的厚厚度度时时，检检测测线线圈圈既既可可按按反反射射工工作作方方式式布布置置在在被被检检测测薄薄板板的的同同一一侧侧，也也可可按按透透射射方方式式布布置置在在其其两两侧侧。但但都都是是根根据据在在测测量量线线圈圈上上测测得得的的感感应应电电压压值值来来推推算金属薄板厚度的。算金属薄板厚度的。 3 3 涡流检测方法涡流检测方法涡流检测一般步骤涡流检测一般步骤一、检测前的准备一、检测前的准备 根据试件的性质、形状、尺寸及欲检出缺陷种类根据试件的性质、形状、尺寸及欲检出缺陷种类和大小选择检测方法及设备。对小直径、大批量焊和大小选择检测方法及设备。对小直径、大批

38、量焊管或棒材的表面探伤，一般选用配有穿过式自比较管或棒材的表面探伤，一般选用配有穿过式自比较线圈的自动探伤设备。线圈的自动探伤设备。1.1.对被检工件进行预处理，除去表面污物及吸附的铁对被检工件进行预处理，除去表面污物及吸附的铁屑等；屑等；2.2.确定检测方法；确定检测方法；3.3.根据相应的技术条件或标准来制备对比试样；根据相应的技术条件或标准来制备对比试样；4.4.调整传送装置，使试件通过线圈时无偏心、无摆动。调整传送装置，使试件通过线圈时无偏心、无摆动。二、确定检测频率二、确定检测频率 200 Hz-6MHz。由被检工件厚度、所希望的。由被检工件厚度、所希望的透入深度、要达到的灵敏度等来选择。透入深度、要达到的灵敏度等来选择。 频率越低，透入浓度越大，但降低频率的同频率越低，透入浓度越大，但降低频率的同时，检测灵敏度也随之降低。时，检测灵敏度也随之降低。三、调整仪器选定仪器的平衡形式：自动、手动，或不需要选定灵敏度相位调节选择滤波器形式及频率调节报警电瓶调节好记录器的灵敏度调节标记装置的延迟时间决定自动分选档级四、检测 在选定规范下进行检测，应尽量保持固定的传送速度，同时保持线圈与试件的距离不变。五、记录1.试件情况2.探测条件3.根据验收结构评定探测标准4.检测人员有关事宜