渦流檢測-第3章

1、第第3章章 渦流檢測裝置渦流檢測裝置3 3.1.1渦流檢測線圈渦流檢測線圈3 3.2.2渦流檢測儀器渦流檢測儀器3.33.3渦流檢測輔助裝置及使用渦流檢測輔助裝置及使用3.43.4標(biāo)準(zhǔn)試樣與對比試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣與對比試樣3.53.5檢測儀器（系統(tǒng)）的性能評價檢測儀器（系統(tǒng)）的性能評價根據(jù)應(yīng)用目的不同，渦流檢測儀可分為：根據(jù)應(yīng)用目的不同，渦流檢測儀可分為： 渦流探傷儀渦流探傷儀 渦流電導(dǎo)儀渦流電導(dǎo)儀 渦流測厚儀渦流測厚儀一般而言，渦流檢測裝置包括檢測線圈、檢測儀器、輔助裝一般而言，渦流檢測裝置包括檢測線圈、檢測儀器、輔助裝置。置。3 3.1.1渦流檢測線圈渦流檢測線圈 渦流檢測線圈通常又稱探頭，從制

2、作方式和檢測信號產(chǎn)渦流檢測線圈通常又稱探頭，從制作方式和檢測信號產(chǎn)生的原理兩方面來考慮，檢測線圈比生的原理兩方面來考慮，檢測線圈比“探頭探頭”這一名稱更這一名稱更加合理和準(zhǔn)確。加合理和準(zhǔn)確?！疤筋^探頭”是各種小尺寸探測器的俗稱，在是各種小尺寸探測器的俗稱，在電磁檢測中，有幾種不同原理的電磁檢測中，有幾種不同原理的“探頭探頭”，如霍爾元件、磁如霍爾元件、磁敏二極管及電磁線圈敏二極管及電磁線圈等。渦流檢測中通常所稱的等。渦流檢測中通常所稱的“探頭探頭”即即其中的其中的“電磁線圈電磁線圈”。它是。它是用非常細(xì)的銅線按一定的方式纏用非常細(xì)的銅線按一定的方式纏繞而成，在通一交變電流時能夠產(chǎn)生交變的磁場，

3、并在其接繞而成，在通一交變電流時能夠產(chǎn)生交變的磁場，并在其接近的導(dǎo)電體中激勵產(chǎn)生渦流：同時，近的導(dǎo)電體中激勵產(chǎn)生渦流：同時，“電磁線圈電磁線圈”還具有接還具有接受感應(yīng)電流（即渦流）所產(chǎn)生感應(yīng)磁場、將感應(yīng)磁場轉(zhuǎn)換為受感應(yīng)電流（即渦流）所產(chǎn)生感應(yīng)磁場、將感應(yīng)磁場轉(zhuǎn)換為交變電信號的功能，并將檢測信號傳輸給檢測儀器交變電信號的功能，并將檢測信號傳輸給檢測儀器。雖然霍。雖然霍爾元件、磁敏二極管都具有將磁場信號轉(zhuǎn)換成電信號的性能，爾元件、磁敏二極管都具有將磁場信號轉(zhuǎn)換成電信號的性能，但二者卻并不具有激勵產(chǎn)生磁場的作用。所以渦流檢測中的但二者卻并不具有激勵產(chǎn)生磁場的作用。所以渦流檢測中的“電磁線圈電磁線圈”

4、不能用霍爾元件和磁敏二極管代替。而不能用霍爾元件和磁敏二極管代替。而“檢測檢測線圈線圈”這一名稱，這一名稱，一方面，表明渦流檢測所采用的探測器是一方面，表明渦流檢測所采用的探測器是由金屬細(xì)線纏繞而成的由金屬細(xì)線纏繞而成的，另一方面，另一方面，也揭示了渦流檢測是基也揭示了渦流檢測是基于于“電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象”這一本質(zhì)特征這一本質(zhì)特征。檢測線圈與采用霍爾元件、磁敏二極管等其他基于磁電轉(zhuǎn)換檢測線圈與采用霍爾元件、磁敏二極管等其他基于磁電轉(zhuǎn)換原理的測試探頭相比，具有原理的測試探頭相比，具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)以下幾個優(yōu)點(diǎn)：（1 1）同時具有激勵和拾取信號兩項(xiàng)功能；）同時具有激勵和拾取信號兩項(xiàng)功能；（2

5、2）可根據(jù)被檢測對象的外形結(jié)構(gòu)、尺寸和檢測目的，設(shè)）可根據(jù)被檢測對象的外形結(jié)構(gòu)、尺寸和檢測目的，設(shè)計、制作成不同纏繞方式、不同大小且形狀各異的線圈，能計、制作成不同纏繞方式、不同大小且形狀各異的線圈，能夠更好地適應(yīng)不同的檢測對象和滿足檢測要求；夠更好地適應(yīng)不同的檢測對象和滿足檢測要求；（3 3）受溫度影響較小，可適用于高溫條件下的檢測。）受溫度影響較小，可適用于高溫條件下的檢測。3 3.1.1.1.1檢測線圈的分類檢測線圈的分類檢測線圈對于檢測結(jié)果的好壞起著重要的作用。線圈的結(jié)構(gòu)檢測線圈對于檢測結(jié)果的好壞起著重要的作用。線圈的結(jié)構(gòu)與形式不同，其性能和適用性也隨之形成很大差異。與形式不同，其性能

6、和適用性也隨之形成很大差異。1.1.按感應(yīng)方式分類按感應(yīng)方式分類 自感（參量）式線圈自感（參量）式線圈：一個線圈激勵，感應(yīng)、接受信號：一個線圈激勵，感應(yīng)、接受信號 互感（變壓）式線圈互感（變壓）式線圈：一個線圈激勵，一個感應(yīng)和接受：一個線圈激勵，一個感應(yīng)和接受2.2.按應(yīng)用方式分類按應(yīng)用方式分類 外通過式線圈外通過式線圈：用于管、棒、線材的在線渦流檢測；：用于管、棒、線材的在線渦流檢測； 內(nèi)穿過式線圈內(nèi)穿過式線圈：用于管材或管道質(zhì)量的在役渦流檢測；：用于管材或管道質(zhì)量的在役渦流檢測； 放置式線圈：放置式線圈：對零件的表面和近表面質(zhì)量的缺陷檢測。對零件的表面和近表面質(zhì)量的缺陷檢測。外通過式線圈外

7、通過式線圈內(nèi)穿過式線圈內(nèi)穿過式線圈放置式線圈放置式線圈3.3.按比較方式分類按比較方式分類 絕對式線圈絕對式線圈：針對被檢測對象某一位置的電磁特性直接進(jìn)：針對被檢測對象某一位置的電磁特性直接進(jìn)行檢測的線圈；行檢測的線圈； 自比式線圈自比式線圈：針對被檢測對象兩處相鄰位置通過其自身電：針對被檢測對象兩處相鄰位置通過其自身電磁特性差異的比較進(jìn)行檢測的線圈；磁特性差異的比較進(jìn)行檢測的線圈； 他比式線圈他比式線圈：針對被檢測對象某一位置通過與另一對象電：針對被檢測對象某一位置通過與另一對象電磁特性差異的比較進(jìn)行檢測的線圈。磁特性差異的比較進(jìn)行檢測的線圈。3.1.2 3.1.2 各類檢測線圈的特點(diǎn)各類檢

8、測線圈的特點(diǎn)自感式線圈自感式線圈：繞制方便，對多種影響被檢對象電磁性能因：繞制方便，對多種影響被檢對象電磁性能因素的綜合效應(yīng)靈敏；對某一影響因素的單獨(dú)作用效應(yīng)很難素的綜合效應(yīng)靈敏；對某一影響因素的單獨(dú)作用效應(yīng)很難區(qū)分；區(qū)分；互感式線圈互感式線圈：對不同影響因素響應(yīng)信號的提取和處：對不同影響因素響應(yīng)信號的提取和處理比較方便；外理比較方便；外通過式、內(nèi)穿過式和放置式檢測線圈通過式、內(nèi)穿過式和放置式檢測線圈不同不同首先首先體現(xiàn)在對檢測對象的適應(yīng)性上，體現(xiàn)在對檢測對象的適應(yīng)性上，外通過式檢測線圈外通過式檢測線圈用用于檢測管、棒、線等多種材料；于檢測管、棒、線等多種材料；內(nèi)穿過式檢測線圈內(nèi)穿過式檢測線圈

9、用于檢用于檢測管材及管材制品；測管材及管材制品；放置式線圈放置式線圈不僅可用于管、棒、絲材不僅可用于管、棒、絲材的檢測，而且可用于檢測板材、型材以及形狀復(fù)雜的零件；的檢測，而且可用于檢測板材、型材以及形狀復(fù)雜的零件；其次其次，由于，由于外通過式和內(nèi)穿過式線圈外通過式和內(nèi)穿過式線圈電磁場的作用范圍為電磁場的作用范圍為環(huán)狀區(qū)域，而環(huán)狀區(qū)域，而放置式線圈放置式線圈檢測范圍為尺寸較小的點(diǎn)狀區(qū)域，檢測范圍為尺寸較小的點(diǎn)狀區(qū)域，因此因此外通過式和內(nèi)穿過式線圈的檢測效率要明顯高于放置外通過式和內(nèi)穿過式線圈的檢測效率要明顯高于放置式線圈式線圈；再次再次，外通過式和內(nèi)穿過式線圈外通過式和內(nèi)穿過式線圈管壁和（或）

10、棒管壁和（或）棒材表層感應(yīng)產(chǎn)生的渦流沿管、棒材周向方向流動，對于材表層感應(yīng)產(chǎn)生的渦流沿管、棒材周向方向流動，對于缺陷方向的響應(yīng)較為敏感，而缺陷方向的響應(yīng)較為敏感，而放置式線圈放置式線圈在試件表面被檢部在試件表面被檢部位感應(yīng)產(chǎn)生的渦流呈圓形，對于缺陷方向的響應(yīng)敏感度低，位感應(yīng)產(chǎn)生的渦流呈圓形，對于缺陷方向的響應(yīng)敏感度低，即受裂紋取向的影響小，加上線圈中心纏有鐵氧體磁芯，利即受裂紋取向的影響小，加上線圈中心纏有鐵氧體磁芯，利于集中磁場能量，因此檢測靈敏度最高。于集中磁場能量，因此檢測靈敏度最高。絕對式線圈絕對式線圈只有一只有一個檢測線圈（次級線圈），不僅對被檢對象的各種情況，如個檢測線圈（次級線圈

11、），不僅對被檢對象的各種情況，如材質(zhì)、性狀、尺寸等均能夠產(chǎn)生響應(yīng)，而且受環(huán)境條件，如材質(zhì)、性狀、尺寸等均能夠產(chǎn)生響應(yīng)，而且受環(huán)境條件，如溫度變化和外界電磁場干擾的影響較為明顯。而溫度變化和外界電磁場干擾的影響較為明顯。而自比式線圈自比式線圈的兩個次級線圈纏繞方向相反可以抑制由于環(huán)境溫度、工件的兩個次級線圈纏繞方向相反可以抑制由于環(huán)境溫度、工件外形尺寸等緩慢變化引起的線圈阻抗的變化。外形尺寸等緩慢變化引起的線圈阻抗的變化。他比式線圈他比式線圈實(shí)實(shí)際上是由兩個獨(dú)立線圈構(gòu)成的一個線圈組，其中一個線圈作際上是由兩個獨(dú)立線圈構(gòu)成的一個線圈組，其中一個線圈作用于被檢測對象，另一個線圈作用于對比試樣，通過比

12、較兩用于被檢測對象，另一個線圈作用于對比試樣，通過比較兩個線圈分別作用于被檢測對象和對比試樣時產(chǎn)生的電磁感應(yīng)個線圈分別作用于被檢測對象和對比試樣時產(chǎn)生的電磁感應(yīng)差異來評價被檢測對象的質(zhì)量，這種檢測方式具有能夠發(fā)現(xiàn)差異來評價被檢測對象的質(zhì)量，這種檢測方式具有能夠發(fā)現(xiàn)外形尺寸、化學(xué)成分緩慢變化的優(yōu)點(diǎn)。外形尺寸、化學(xué)成分緩慢變化的優(yōu)點(diǎn)。3.1.3渦流信號的形成渦流信號的形成當(dāng)檢測線圈中的激勵線圈（初級線圈）通有交變電流時，當(dāng)檢測線圈中的激勵線圈（初級線圈）通有交變電流時，在激勵線圈的每一匝線圈的周圍產(chǎn)生大小和方向交替變化的在激勵線圈的每一匝線圈的周圍產(chǎn)生大小和方向交替變化的電磁場，并分別作用于檢測線

13、圈（次級線圈）的每一匝線圈電磁場，并分別作用于檢測線圈（次級線圈）的每一匝線圈；在每匝線圈的閉合回路中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，由法拉第電磁；在每匝線圈的閉合回路中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律可以計算得出感應(yīng)電動勢的大小。檢測線圈（次級感應(yīng)定律可以計算得出感應(yīng)電動勢的大小。檢測線圈（次級線圈）是由緊密纏繞的許多匝線圈組成，檢測線圈的感應(yīng)電線圈）是由緊密纏繞的許多匝線圈組成，檢測線圈的感應(yīng)電動勢是組成該線圈的每一匝線圈的電動勢之和。對于差動式動勢是組成該線圈的每一匝線圈的電動勢之和。對于差動式線圈，由于檢測線圈是由兩個匝數(shù)相同、纏繞方向相反的次線圈，由于檢測線圈是由兩個匝數(shù)相同、纏繞方向相反的次級

14、線圈構(gòu)成，二者所形成的電動勢大小相等，但方向相反，級線圈構(gòu)成，二者所形成的電動勢大小相等，但方向相反，因此相互抵消，理論上講檢測線圈（次級線圈）內(nèi)不能形成因此相互抵消，理論上講檢測線圈（次級線圈）內(nèi)不能形成電流流動，因此沒有渦流信號。電流流動，因此沒有渦流信號。對于絕對式線圈，檢測線圈對于絕對式線圈，檢測線圈在感應(yīng)電動勢作用下，在閉合的檢測線圈（次級線圈）內(nèi)形在感應(yīng)電動勢作用下，在閉合的檢測線圈（次級線圈）內(nèi)形成電流流動成電流流動。當(dāng)檢測線圈接近導(dǎo)電體時當(dāng)檢測線圈接近導(dǎo)電體時，激勵線圈的交變磁場不僅作用，激勵線圈的交變磁場不僅作用于次級線圈，同時還作用于導(dǎo)體，并在導(dǎo)體中感應(yīng)產(chǎn)生渦流于次級線圈，

15、同時還作用于導(dǎo)體，并在導(dǎo)體中感應(yīng)產(chǎn)生渦流。導(dǎo)體中每一點(diǎn)渦流的大小與方向是每一匝激勵線圈和檢測。導(dǎo)體中每一點(diǎn)渦流的大小與方向是每一匝激勵線圈和檢測線圈（次級線圈）電磁感應(yīng)綜合作用的矢量和；導(dǎo)體中形成線圈（次級線圈）電磁感應(yīng)綜合作用的矢量和；導(dǎo)體中形成的渦流以再生交變磁場的形式反作用于激勵線圈和檢測線圈的渦流以再生交變磁場的形式反作用于激勵線圈和檢測線圈（次級線圈），導(dǎo)體中渦流產(chǎn)生的磁場反抗線圈磁場的變化（次級線圈），導(dǎo)體中渦流產(chǎn)生的磁場反抗線圈磁場的變化，使線圈內(nèi)的電流大小發(fā)生變化；同時，隨著激勵線圈和檢，使線圈內(nèi)的電流大小發(fā)生變化；同時，隨著激勵線圈和檢測線圈（次級線圈）內(nèi)電流發(fā)生變化，線圈的

16、激勵磁場隨之測線圈（次級線圈）內(nèi)電流發(fā)生變化，線圈的激勵磁場隨之發(fā)生變化，導(dǎo)體中感應(yīng)渦流的大小也隨之發(fā)生改變，發(fā)生變化，導(dǎo)體中感應(yīng)渦流的大小也隨之發(fā)生改變，。渦流線圈的激勵電磁場與導(dǎo)體中感應(yīng)渦流產(chǎn)生的電磁場之間渦流線圈的激勵電磁場與導(dǎo)體中感應(yīng)渦流產(chǎn)生的電磁場之間如此相互作用，在線圈平穩(wěn)置于導(dǎo)體表面上時，迅速達(dá)到一如此相互作用，在線圈平穩(wěn)置于導(dǎo)體表面上時，迅速達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)。種穩(wěn)定狀態(tài)。對于差動式線圈對于差動式線圈，同樣由于在兩個形狀和匝數(shù)，同樣由于在兩個形狀和匝數(shù)相同而纏繞方向相反的次級線圈兩端形成大小相等而方向相相同而纏繞方向相反的次級線圈兩端形成大小相等而方向相反的感應(yīng)電動勢，因此在次級

17、線圈中不能形成電流流動，即反的感應(yīng)電動勢，因此在次級線圈中不能形成電流流動，即沒有渦流輸出信號。沒有渦流輸出信號。當(dāng)導(dǎo)體中存在電磁特征的不連續(xù)當(dāng)導(dǎo)體中存在電磁特征的不連續(xù)，如，如缺陷、邊緣、臺階等，由于檢測線圈中的兩個次級線圈相缺陷、邊緣、臺階等，由于檢測線圈中的兩個次級線圈相對于該不連續(xù)的非對稱性，在該不連續(xù)處發(fā)生畸變的渦流所對于該不連續(xù)的非對稱性，在該不連續(xù)處發(fā)生畸變的渦流所產(chǎn)生的交變磁場在兩個次級線圈中感應(yīng)產(chǎn)生大小不等的電動產(chǎn)生的交變磁場在兩個次級線圈中感應(yīng)產(chǎn)生大小不等的電動勢，從而在檢測線圈中形成電流信號，該信號的大小除了與勢，從而在檢測線圈中形成電流信號，該信號的大小除了與檢測線圈相

18、關(guān)參數(shù)（如阻抗）有關(guān)外，與導(dǎo)體電磁特征的不檢測線圈相關(guān)參數(shù)（如阻抗）有關(guān)外，與導(dǎo)體電磁特征的不連續(xù)密切相關(guān)。連續(xù)密切相關(guān)。對于絕對式互感線圈，對于絕對式互感線圈，在激勵線圈的交變磁在激勵線圈的交變磁場與導(dǎo)體中感應(yīng)渦流再生磁場的合成磁場作用下，檢測線圈場與導(dǎo)體中感應(yīng)渦流再生磁場的合成磁場作用下，檢測線圈（次級線圈）兩端形成穩(wěn)態(tài)的感應(yīng)電動勢，其中流動的感應(yīng)（次級線圈）兩端形成穩(wěn)態(tài)的感應(yīng)電動勢，其中流動的感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體的電磁特性相關(guān)，即檢測線圈輸出信號中電流的大小與導(dǎo)體的電磁特性相關(guān)，即檢測線圈輸出信號中包含了被檢測導(dǎo)體的相關(guān)信息。包含了被檢測導(dǎo)體的相關(guān)信息。3.23.2渦流檢測儀器渦流檢測儀

19、器基本組成部分的工作原理基本組成部分的工作原理：激勵單元的信號發(fā)生器產(chǎn)生交變：激勵單元的信號發(fā)生器產(chǎn)生交變電流供給檢測線圈，放大單元將檢測線圈拾取的電壓信號放電流供給檢測線圈，放大單元將檢測線圈拾取的電壓信號放大并傳給處理單元，處理單元抑制或者消除干擾信號，提取大并傳給處理單元，處理單元抑制或者消除干擾信號，提取有用信號，最終在顯示單元顯示出檢測結(jié)果。有用信號，最終在顯示單元顯示出檢測結(jié)果。3.2.13.2.1檢測儀器的分類檢測儀器的分類根據(jù)檢測對象和目的的不同根據(jù)檢測對象和目的的不同： 渦流探傷儀渦流探傷儀 渦流電導(dǎo)儀渦流電導(dǎo)儀 渦流測厚儀渦流測厚儀按照對檢測結(jié)果顯示方式的不同按照對檢測結(jié)果

20、顯示方式的不同：渦流探傷儀可分為阻抗幅值型和阻抗平面型渦流探傷儀可分為阻抗幅值型和阻抗平面型阻抗幅值型：只在顯示終端顯示檢測結(jié)果幅度的相關(guān)信息，阻抗幅值型：只在顯示終端顯示檢測結(jié)果幅度的相關(guān)信息， 不顯示檢測信號的相位信息，不顯示檢測信號的相位信息， 如：指針式電表、示波器等。如：指針式電表、示波器等。注：該類儀器所指示的結(jié)果不一定是最大阻抗值或者阻抗注：該類儀器所指示的結(jié)果不一定是最大阻抗值或者阻抗變化的最大值，而是在最有利抑制干擾信號的想為條件下變化的最大值，而是在最有利抑制干擾信號的想為條件下的阻抗分量，這一點(diǎn)課通過具有相位調(diào)節(jié)功能儀器上相位的阻抗分量，這一點(diǎn)課通過具有相位調(diào)節(jié)功能儀器上

21、相位旋鈕的調(diào)整，觀察電表指針擺動幅度的變化或示波器時基旋鈕的調(diào)整，觀察電表指針擺動幅度的變化或示波器時基線上的波形幅度的變化加以確認(rèn)。線上的波形幅度的變化加以確認(rèn)。阻抗平面型：不僅給出檢測記過幅度的信息，而且同時給出阻抗平面型：不僅給出檢測記過幅度的信息，而且同時給出檢測信號的相位信息。當(dāng)調(diào)節(jié)相位控制旋鈕時，指示顯示信檢測信號的相位信息。當(dāng)調(diào)節(jié)相位控制旋鈕時，指示顯示信號的相位角發(fā)生變化，而幅值不會發(fā)生變化。號的相位角發(fā)生變化，而幅值不會發(fā)生變化。按照儀器的工作頻率特征：按照儀器的工作頻率特征：單頻渦流儀：單頻渦流儀：多頻渦流儀：多頻渦流儀：（多通道渦多通道渦流探傷儀流探傷儀）同一時刻僅以單一

22、的選定頻率工作（激勵頻同一時刻僅以單一的選定頻率工作（激勵頻 率帶可以非常寬）。率帶可以非常寬）。同時可以選擇兩個或兩個以上檢測頻率工作同時可以選擇兩個或兩個以上檢測頻率工作 的渦流探傷儀和具有兩個或者兩個以上工作頻的渦流探傷儀和具有兩個或者兩個以上工作頻率的渦流電導(dǎo)儀。率的渦流電導(dǎo)儀。 3.2.23.2.2檢測儀器的組成及各部分的作用檢測儀器的組成及各部分的作用右下圖是渦流檢測儀器最基本的原理圖右下圖是渦流檢測儀器最基本的原理圖 振蕩器產(chǎn)生的交變電流流過置于導(dǎo)電體上的線圈，在線圈周振蕩器產(chǎn)生的交變電流流過置于導(dǎo)電體上的線圈，在線圈周圍形成交變磁場，并在導(dǎo)體圍形成交變磁場，并在導(dǎo)體表面產(chǎn)生渦流

23、；當(dāng)檢測線圈表面產(chǎn)生渦流；當(dāng)檢測線圈位置發(fā)生變化時，由于線圈位置發(fā)生變化時，由于線圈所處位置下面存在缺陷、導(dǎo)所處位置下面存在缺陷、導(dǎo)體形狀尺寸或材料電磁特性體形狀尺寸或材料電磁特性有所變化，都會引起渦流的有所變化，都會引起渦流的大小發(fā)生改變并通過二次磁大小發(fā)生改變并通過二次磁場作用于檢測線圈，使線圈場作用于檢測線圈，使線圈阻抗發(fā)生變化，通過并聯(lián)于阻抗發(fā)生變化，通過并聯(lián)于檢測線圈的電表可以顯示出檢測線圈的電表可以顯示出這一變化。這一變化。在大多數(shù)檢測中，線圈的阻抗變化很小。例如，線圈經(jīng)過在大多數(shù)檢測中，線圈的阻抗變化很小。例如，線圈經(jīng)過缺陷時阻抗變化可能小于缺陷時阻抗變化可能小于1%1%，采用如

24、上圖所示的檢測裝置很，采用如上圖所示的檢測裝置很難檢測到如此小的阻抗或電壓的絕對變化，因此在渦流檢測難檢測到如此小的阻抗或電壓的絕對變化，因此在渦流檢測儀的設(shè)計制作中必須采用各種電橋、平衡電路和放大器等以儀的設(shè)計制作中必須采用各種電橋、平衡電路和放大器等以提取和放大線圈阻抗的變化。提取和放大線圈阻抗的變化。幅值顯示類型的儀器由振蕩器產(chǎn)生交變信號供給電橋和檢測幅值顯示類型的儀器由振蕩器產(chǎn)生交變信號供給電橋和檢測線圈，信號經(jīng)放大、相敏檢波、濾波和幅度鑒別器，檢測信線圈，信號經(jīng)放大、相敏檢波、濾波和幅度鑒別器，檢測信號中的干擾信號被去除，缺陷信號（或期望得到的信號）被號中的干擾信號被去除，缺陷信號（

25、或期望得到的信號）被獲取并在顯示和記錄單元以信號的幅值量被顯示和記錄。獲取并在顯示和記錄單元以信號的幅值量被顯示和記錄。阻抗幅值型的渦流檢測儀電路原理框圖：阻抗幅值型的渦流檢測儀電路原理框圖：阻抗平面型的渦流檢測儀電路原理框圖：阻抗平面型的渦流檢測儀電路原理框圖：阻抗平面顯示類型的儀器在信號的激勵產(chǎn)生、提取及放大等信號處理方阻抗平面顯示類型的儀器在信號的激勵產(chǎn)生、提取及放大等信號處理方面與幅值顯示類型儀器的工作原理及過程基本相同，面與幅值顯示類型儀器的工作原理及過程基本相同，所不同的是所不同的是，信號信號經(jīng)過相敏檢波和濾波變成一個包含有線圈阻抗變化的相位和幅度信息的經(jīng)過相敏檢波和濾波變成一個包

26、含有線圈阻抗變化的相位和幅度信息的直流信號直流信號。該信號被分解成。該信號被分解成X X和和Y Y兩個相互垂直的分量，在兩個相互垂直的分量，在X-YX-Y顯示屏上顯示屏上進(jìn)行顯示。信號的兩個分量能同時旋轉(zhuǎn)，因此可以選擇任意的參考相位進(jìn)行顯示。信號的兩個分量能同時旋轉(zhuǎn)，因此可以選擇任意的參考相位對信號進(jìn)行相位和幅度分析。對信號進(jìn)行相位和幅度分析。這種儀器除了具有幅度顯示和分析的功能，這種儀器除了具有幅度顯示和分析的功能，還具有信號相位的顯示的分析功能，較幅值顯示類型儀器在技術(shù)上提高還具有信號相位的顯示的分析功能，較幅值顯示類型儀器在技術(shù)上提高了一大步。了一大步。1.1.橋式電路橋式電路振蕩器產(chǎn)生

27、交變信號供給橋式電路，該電路可用以檢出橋振蕩器產(chǎn)生交變信號供給橋式電路，該電路可用以檢出橋臂阻抗的變化。下圖為一典型的橋式電路，臂阻抗的變化。下圖為一典型的橋式電路，由歐姆定律得：由歐姆定律得：當(dāng)當(dāng)U1=U2，即，即U0=0時，該橋路處于平衡狀態(tài)，橋路各橋臂時，該橋路處于平衡狀態(tài)，橋路各橋臂阻抗之間有阻抗之間有Z1Z4=Z2Z3關(guān)系。關(guān)系。 渦流檢測中，通常將渦流檢測線圈作為構(gòu)成平衡電橋的渦流檢測中，通常將渦流檢測線圈作為構(gòu)成平衡電橋的一個橋臂，該橋臂上的檢測線圈與另一個橋臂上的比較線圈一個橋臂，該橋臂上的檢測線圈與另一個橋臂上的比較線圈二者的阻抗不可能完全相等，一般二者的阻抗不可能完全相等，

28、一般需要通過調(diào)節(jié)平衡電橋中需要通過調(diào)節(jié)平衡電橋中的可變電阻來消除兩個線圈之間的電位差，實(shí)現(xiàn)橋式電路的的可變電阻來消除兩個線圈之間的電位差，實(shí)現(xiàn)橋式電路的平衡，平衡，如下圖。如下圖。當(dāng)當(dāng)檢測線圈阻抗發(fā)生變化檢測線圈阻抗發(fā)生變化（如線圈下被檢測零件中出現(xiàn)缺（如線圈下被檢測零件中出現(xiàn)缺陷），其陷），其兩端電壓就會發(fā)生變化，于是橋路失去平衡兩端電壓就會發(fā)生變化，于是橋路失去平衡，這時，這時輸出電壓不再為零，而是一個非常微弱的信號，其大小取決輸出電壓不再為零，而是一個非常微弱的信號，其大小取決于被檢測零件的電磁特性。于被檢測零件的電磁特性。這就是用線圈阻抗表示試樣參數(shù)這就是用線圈阻抗表示試樣參數(shù)的一種基

29、本實(shí)驗(yàn)方法。的一種基本實(shí)驗(yàn)方法。 除了試件中缺陷可以引起線圈阻抗變化，其他因素，如除了試件中缺陷可以引起線圈阻抗變化，其他因素，如環(huán)境溫度的變化同樣會引起線圈阻抗的變化，即使橋式電路環(huán)境溫度的變化同樣會引起線圈阻抗的變化，即使橋式電路已調(diào)整平衡，隨溫度的變化又會失去平衡已調(diào)整平衡，隨溫度的變化又會失去平衡。為避免頻繁進(jìn)行。為避免頻繁進(jìn)行平衡電路的繁瑣調(diào)節(jié)，當(dāng)前使用的渦流檢測儀大多采用具有平衡電路的繁瑣調(diào)節(jié)，當(dāng)前使用的渦流檢測儀大多采用具有自動平衡功能的橋式電路自動平衡功能的橋式電路。2.2.放大單元放大單元 不平衡電橋中的信號非常微小，首先要傳輸?shù)椒糯蟊稊?shù)不平衡電橋中的信號非常微小，首先要傳輸

30、到放大倍數(shù)相當(dāng)大的放大單元進(jìn)行放大。相當(dāng)大的放大單元進(jìn)行放大。放大單元的輸出電壓放大單元的輸出電壓Uo與輸入與輸入電壓電壓Ui之比稱為放大倍數(shù)，用之比稱為放大倍數(shù)，用A A表示表示，即，即A=Uo/Ui。放大單元放大單元的放大倍數(shù)在渦流檢測儀器中通常用增益的放大倍數(shù)在渦流檢測儀器中通常用增益G G表示，即表示，即G=20lgA=20lg（Uo/Ui），），其單位為其單位為dB。對于一個增益范圍為對于一個增益范圍為0 100dB的渦流檢測儀，其放大單的渦流檢測儀，其放大單元對輸入信號的最大放大倍數(shù)與增益的對應(yīng)關(guān)系為：元對輸入信號的最大放大倍數(shù)與增益的對應(yīng)關(guān)系為：G=20lg（Uo/Ui）=20l

31、gA =100dB。對應(yīng)的可求出最大放大倍數(shù)。對應(yīng)的可求出最大放大倍數(shù)A=10（G/20）=10（100/20）=105=100,000，即最大放大倍數(shù)為，即最大放大倍數(shù)為1010萬倍萬倍。對于這種放大倍數(shù)很高的放大器，要獲得信噪比好且失真對于這種放大倍數(shù)很高的放大器，要獲得信噪比好且失真小的輸出信號，要求小的輸出信號，要求放大單元必須具有以下特性放大單元必須具有以下特性：輸入級噪聲低，輸入級噪聲低，動態(tài)范圍寬，動態(tài)范圍寬，畸變低畸變低。這種放大器通常是分立元件和集成電路的組合，這種放大器通常是分立元件和集成電路的組合，其原因是其原因是分立元件具有較低的噪聲，集成電路具有高而穩(wěn)定的增益、分立元

32、件具有較低的噪聲，集成電路具有高而穩(wěn)定的增益、體積小、直流漂移小的優(yōu)點(diǎn)。體積小、直流漂移小的優(yōu)點(diǎn)。3.3.處理單元處理單元 處理單元的處理單元的作用是抑制或消除檢測信號中的干擾信號，作用是抑制或消除檢測信號中的干擾信號，并識別和提取有用信號并識別和提取有用信號。由于存在方方面面的干擾因素，所。由于存在方方面面的干擾因素，所形成的噪聲信號特征也各不相同，因此渦流檢測儀器中設(shè)計形成的噪聲信號特征也各不相同，因此渦流檢測儀器中設(shè)計有具備處理不同特征信號功能的多種信號處理單元。如有具備處理不同特征信號功能的多種信號處理單元。如移相移相器、相敏檢波器、濾波器、幅值鑒別器等。器、相敏檢波器、濾波器、幅值鑒

33、別器等。4.4.顯示單元顯示單元 經(jīng)處理得到的檢測信號在渦流檢測儀的終端得以顯示或經(jīng)處理得到的檢測信號在渦流檢測儀的終端得以顯示或記錄記錄。由于儀器設(shè)計與制造上的不同，顯示單元有多種形式。由于儀器設(shè)計與制造上的不同，顯示單元有多種形式。早期的渦流儀較多地。早期的渦流儀較多地采用指針式電表、條帶記錄紙、陰極采用指針式電表、條帶記錄紙、陰極射線管，目前則較多地采用數(shù)碼管、陰極射線管、液晶顯示射線管，目前則較多地采用數(shù)碼管、陰極射線管、液晶顯示屏等。屏等。3.2.3 3.2.3 檢測信號的分析與處理技術(shù)檢測信號的分析與處理技術(shù)信號的分析與處理由渦流檢測儀器的處理單元完成。針對信號的分析與處理由渦流檢

34、測儀器的處理單元完成。針對信號的不同特征所采用的分析與處理技術(shù)主要有相位分析法信號的不同特征所采用的分析與處理技術(shù)主要有相位分析法、頻率分析法和幅度鑒別法。、頻率分析法和幅度鑒別法。1.1.相位分析法相位分析法相位分析法相位分析法是一種是一種利用信號相位差對干擾信號進(jìn)行抑制的利用信號相位差對干擾信號進(jìn)行抑制的信號處理方法，信號處理方法，相敏檢波法和不平衡電橋法相敏檢波法和不平衡電橋法是該類方法中最是該類方法中最具有代表性的兩種應(yīng)用方法。具有代表性的兩種應(yīng)用方法。相敏檢波法相敏檢波法為了更好的理解相敏檢波技術(shù)，首先要了解移相器及其工作為了更好的理解相敏檢波技術(shù)，首先要了解移相器及其工作原理。原理

35、。移相器是一種可將某一電壓信號的相位角改變一定相移相器是一種可將某一電壓信號的相位角改變一定相角的電路裝置角的電路裝置。理想的移相器能夠在輸出電壓保持不變的條。理想的移相器能夠在輸出電壓保持不變的條件下，把信號相位角從件下，把信號相位角從0 0連續(xù)的變到連續(xù)的變到360360 下圖下圖a a所示電路是一個最簡單的移相電路，它可以通過改變所示電路是一個最簡單的移相電路，它可以通過改變電阻的大小將一個已知的電壓信號的相位在電阻的大小將一個已知的電壓信號的相位在0 09090之間連續(xù)之間連續(xù)改變。由電路的交流電壓、電流的矢量表示如圖改變。由電路的交流電壓、電流的矢量表示如圖b b所示。由所示。由移相

36、電路的矢量圖可以看到，輸出電壓移相電路的矢量圖可以看到，輸出電壓 與輸入電壓與輸入電壓0U0U0U0UiU之間夾角為之間夾角為，其值為：，其值為：CRUURC1arctanarctan2201CRRUZRUIRUii由上式可以看出，當(dāng)電阻由上式可以看出，當(dāng)電阻R00時，輸出電壓信號與輸入時，輸出電壓信號與輸入電壓信號之間的夾角電壓信號之間的夾角 90；當(dāng)當(dāng) 時，相移角時，相移角 R0即當(dāng)電阻即當(dāng)電阻 從從0 0變到變到時，該移相電路可將輸出信號的相位時，該移相電路可將輸出信號的相位相對于輸入信號的相位前移相對于輸入信號的相位前移90900 0之間。同時，由上式可之間。同時，由上式可看出，當(dāng)電阻

37、看出，當(dāng)電阻 00時，輸出電壓時，輸出電壓 00；當(dāng)；當(dāng) 時，輸時，輸出電壓出電壓 。由此可見，該移相電路在通過改變電阻。由此可見，該移相電路在通過改變電阻 實(shí)現(xiàn)對輸入信號相位改變的同時，也使輸入信號的大小發(fā)生實(shí)現(xiàn)對輸入信號相位改變的同時，也使輸入信號的大小發(fā)生了變化。了變化。RRR0U0UiURCRUURC1arctanarctan2201CRRUZRUIRUiiRR0UiU0U2/iU下圖為另一種簡單的移相電路及其電壓矢量圖。通過改變下圖為另一種簡單的移相電路及其電壓矢量圖。通過改變該電路中電阻該電路中電阻的取值，例如的取值，例如 從從0 0變到變到，可以將，可以將cdcd間的間的的相位角

38、相對于的相位角相對于abab兩點(diǎn)的輸入電壓信號兩點(diǎn)的輸入電壓信號的相位角改變的相位角改變0 0 180180，而輸出電壓幅值，而輸出電壓幅值總是等于總是等于輸出電壓信號輸出電壓信號由于可變電阻由于可變電阻R的實(shí)際取值不可能為零和無窮大，因此該的實(shí)際取值不可能為零和無窮大，因此該移相電路不可能達(dá)到移相電路不可能達(dá)到0 0180180的調(diào)整范圍。的調(diào)整范圍。 下圖給出了渦流探傷儀中常用的下圖給出了渦流探傷儀中常用的0 0360360移相器的兩種實(shí)移相器的兩種實(shí)用電路。用電路。 弄清楚移相電路的工作原理之后，下面我們再進(jìn)一步了弄清楚移相電路的工作原理之后，下面我們再進(jìn)一步了解如何通過移相器調(diào)節(jié)控制信

39、號的相位角，以及對干擾信號解如何通過移相器調(diào)節(jié)控制信號的相位角，以及對干擾信號的抑制。的抑制。zU12NUFU下圖給出了一個由檢測線圈檢出并經(jīng)放大電路放大了的下圖給出了一個由檢測線圈檢出并經(jīng)放大電路放大了的信號信號，它是由相位角分別為，它是由相位角分別為和和的干擾信號的干擾信號和和疊加形成。疊加形成。缺陷信號缺陷信號NU90cosNN0TUU)90cos(21FF0TUU通過調(diào)整移相器的可變電阻，通過調(diào)整移相器的可變電阻，將移相器輸出電壓信號的相位調(diào)將移相器輸出電壓信號的相位調(diào)整到與干擾信號垂直的整到與干擾信號垂直的0T0T方向，方向，并作為控制該相位角條件下控制并作為控制該相位角條件下控制信

40、號輸出的開關(guān)。由于干擾信號信號輸出的開關(guān)。由于干擾信號與移相器輸出的控制信號垂直，與移相器輸出的控制信號垂直，因此干擾信號電壓因此干擾信號電壓 在控制電壓在控制電壓0T0T方向上的輸出電壓方向上的輸出電壓為為0 0，即干擾信號電壓經(jīng)相敏檢波后不再出現(xiàn)。缺陷信，即干擾信號電壓經(jīng)相敏檢波后不再出現(xiàn)。缺陷信號電壓號電壓U UF F在控制電壓在控制電壓0T0T方向上的輸出電壓方向上的輸出電壓不等于不等于0 0，缺陷信號電壓經(jīng)相敏檢波器后仍有輸出。，缺陷信號電壓經(jīng)相敏檢波器后仍有輸出。)sin(1)90cos(21F21FFFUUUU21FFUU 210FU 由上圖可以看到，經(jīng)過相敏由上圖可以看到，經(jīng)過

41、相敏檢波得到的信號，雖然干擾信號檢波得到的信號，雖然干擾信號被完全抑制掉，但得到的信號并被完全抑制掉，但得到的信號并不是缺陷信號的最大幅值，而是不是缺陷信號的最大幅值，而是最大幅值在控制電壓最大幅值在控制電壓0T0T方向上的方向上的投影。這表明，投影。這表明，采用相敏檢波法采用相敏檢波法在抑制了干擾信號的同時，輸出在抑制了干擾信號的同時，輸出的缺陷信號也是有所損失的，其的缺陷信號也是有所損失的，其損失大?。簱p失大?。寒?dāng)當(dāng)=0=0，即，即 時，時，當(dāng)當(dāng)=90=90時，時，21其物理意義分別為其物理意義分別為：當(dāng)缺陷信號與干擾信號在同一直線方向當(dāng)缺陷信號與干擾信號在同一直線方向時，相敏檢波器在抑制

42、掉干擾信號的同時，缺陷信號的損失時，相敏檢波器在抑制掉干擾信號的同時，缺陷信號的損失最大，最大，即缺陷信號本身也全部被抑制掉即缺陷信號本身也全部被抑制掉；當(dāng)缺陷信號與干當(dāng)缺陷信號與干擾信號垂直時擾信號垂直時，相敏檢波器在抑制掉干擾信號的同時，缺陷，相敏檢波器在抑制掉干擾信號的同時，缺陷信號的損失為零，信號的損失為零，即缺陷信號沒有任何損失即缺陷信號沒有任何損失。 上述相敏檢波技術(shù)是通過電壓信號的矢量表示方式來描上述相敏檢波技術(shù)是通過電壓信號的矢量表示方式來描述的，采用電壓信號正弦曲線的表達(dá)方式可以更加直觀地闡述的，采用電壓信號正弦曲線的表達(dá)方式可以更加直觀地闡述清楚。述清楚。U)sin(1NN

43、0TtUU)sin(2FF0TtUU0TU 如下圖所示，平衡電路檢出如下圖所示，平衡電路檢出信號經(jīng)放大器放大后得到交變電信號經(jīng)放大器放大后得到交變電壓信號壓信號，它是由以正弦函數(shù)，它是由以正弦函數(shù)和和疊加而成。疊加而成。為一控制開關(guān)電壓，其函數(shù)為一控制開關(guān)電壓，其函數(shù)為：為： 時。當(dāng)時當(dāng)，/ )2(, 0,/ )2(1220ntntUT變化的電壓信號變化的電壓信號渦流響應(yīng)信號的正弦函數(shù)表達(dá)渦流響應(yīng)信號的正弦函數(shù)表達(dá)/ )-2(1nt 02sin/ )2(sin)sin(N11N1NN0TnUnUtUU)sin(2sin/ )2(sin)sin(12F12F21F2FF0TUnUnUtUU當(dāng)當(dāng)時

44、，干擾信號時，干擾信號控制開關(guān)導(dǎo)通，干擾信號為零輸出；缺陷信號輸出電壓控制開關(guān)導(dǎo)通，干擾信號為零輸出；缺陷信號輸出電壓由此可見，在控制開關(guān)導(dǎo)通時，輸出信號電壓的大小是一個由此可見，在控制開關(guān)導(dǎo)通時，輸出信號電壓的大小是一個與缺陷信號和干擾信號相位角均相關(guān)的正弦函數(shù)。缺陷信號與缺陷信號和干擾信號相位角均相關(guān)的正弦函數(shù)。缺陷信號輸出電壓的損失和缺陷信號與干擾信號相位差之間的對應(yīng)關(guān)輸出電壓的損失和缺陷信號與干擾信號相位差之間的對應(yīng)關(guān)系，同上面信號向量分析法的結(jié)論是一致的。系，同上面信號向量分析法的結(jié)論是一致的。由于這種相敏檢波器的電路比較簡單，因此在渦流儀器中由于這種相敏檢波器的電路比較簡單，因此在

45、渦流儀器中廣泛采用。廣泛采用。然而，當(dāng)干擾信號然而，當(dāng)干擾信號U UN N不是一條直線不是一條直線，而是一條曲而是一條曲線，采用上述方式抑制干擾信號就達(dá)不到理想的效果線，采用上述方式抑制干擾信號就達(dá)不到理想的效果。不平衡電橋法不平衡電橋法 相敏檢波法是以選定相位的電壓作為控制電壓來抑制檢相敏檢波法是以選定相位的電壓作為控制電壓來抑制檢測線圈橋路輸出的干擾信號電壓測線圈橋路輸出的干擾信號電壓。不平衡電橋法，又稱諧振不平衡電橋法，又稱諧振電路法，也可以抑制阻抗平面中不希望有的干擾信號，這種電路法，也可以抑制阻抗平面中不希望有的干擾信號，這種干擾信號的電壓變化軌跡近似圓弧形，采用相敏檢波法是難干擾信

46、號的電壓變化軌跡近似圓弧形，采用相敏檢波法是難以抑制的以抑制的。例如下圖中的。例如下圖中的ABAB表示干擾信號的電壓軌跡，表示干擾信號的電壓軌跡，ACAC表表示缺陷信號的電壓軌跡。選擇圓弧示缺陷信號的電壓軌跡。選擇圓弧ABAB的中心的中心O O點(diǎn)作為參考點(diǎn)點(diǎn)作為參考點(diǎn)，因此干擾信號的電壓軌跡對于，因此干擾信號的電壓軌跡對于O O點(diǎn)來說都是相等的，而缺點(diǎn)來說都是相等的，而缺陷的電壓軌跡與陷的電壓軌跡與O O點(diǎn)的距離不同，因此橋路的點(diǎn)的距離不同，因此橋路的輸出電壓就會有變化。再設(shè)置一個振輸出電壓就會有變化。再設(shè)置一個振幅為幅為OAOA或或OBOB的參考電壓，相位與的參考電壓，相位與OAOA或或OB

47、OB信號的相位相反，因此電橋的輸出信號的相位相反，因此電橋的輸出電壓與干擾電壓無關(guān)，而僅輸出由缺電壓與干擾電壓無關(guān)，而僅輸出由缺陷引起的電壓變化，這樣干擾信號就陷引起的電壓變化，這樣干擾信號就被完全抑制掉了。被完全抑制掉了。 在采用放置式線圈進(jìn)行掃查檢測時，線圈的在采用放置式線圈進(jìn)行掃查檢測時，線圈的提離信號即提離信號即屬于這種變化軌跡為圓弧形的干擾信號，提離干擾信號的屬于這種變化軌跡為圓弧形的干擾信號，提離干擾信號的抑制就是利用橋路在特定的不平衡狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的，抑制就是利用橋路在特定的不平衡狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的，因此因此這這種信號處理的方法被稱為不平衡電橋法。種信號處理的方法被稱為不平衡電橋法。2.2

48、.頻率分析法頻率分析法頻率分析法是頻率分析法是一種根據(jù)檢測信號中干擾信號與缺陷信號的一種根據(jù)檢測信號中干擾信號與缺陷信號的頻率差異實(shí)現(xiàn)對干擾信號抑制和缺陷信號提取的信號處理方頻率差異實(shí)現(xiàn)對干擾信號抑制和缺陷信號提取的信號處理方法法。在渦流檢測信號中，除了缺陷信號外，還包含著如試樣。在渦流檢測信號中，除了缺陷信號外，還包含著如試樣外形尺寸變化和電導(dǎo)率不均勻等因素產(chǎn)生的干擾信號。人們外形尺寸變化和電導(dǎo)率不均勻等因素產(chǎn)生的干擾信號。人們在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，一般由被檢管材直徑或電導(dǎo)率變化產(chǎn)生的信在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，一般由被檢管材直徑或電導(dǎo)率變化產(chǎn)生的信號，其持續(xù)時間比試件上裂紋、折疊等缺陷信號所產(chǎn)生信號號，其持續(xù)

49、時間比試件上裂紋、折疊等缺陷信號所產(chǎn)生信號的持續(xù)時間明顯要長。也就是說，由管材直徑和電導(dǎo)率變化的持續(xù)時間明顯要長。也就是說，由管材直徑和電導(dǎo)率變化所產(chǎn)生信號的調(diào)制頻率是較低的。所產(chǎn)生信號的調(diào)制頻率是較低的。 濾波器是一種能使某頻率范圍的信號較順利地通過，而濾波器是一種能使某頻率范圍的信號較順利地通過，而使該頻率范圍以外的信號受到較大衰減的裝置使該頻率范圍以外的信號受到較大衰減的裝置。渦流探傷儀。渦流探傷儀中常用的濾波器是由電阻與電容組成的中常用的濾波器是由電阻與電容組成的RC濾波器。濾波器。 下圖是最基本的下圖是最基本的RC濾波電路及其頻率特性濾波電路及其頻率特性。對電容來說，。對電容來說，容

50、抗容抗 CXfCXfCX與頻率成反比，即隨與頻率成反比，即隨增加時增加時減小，反之，減小，反之，減小時減小時增大。增大。CXCXR0U圖圖a a所示的電路對于低頻輸入信號而言，由于所示的電路對于低頻輸入信號而言，由于因此阻止了低頻信號電壓的傳送，而對于高頻信號來說，因此阻止了低頻信號電壓的傳送，而對于高頻信號來說，值很大，值很大，在輸出電阻在輸出電阻 兩端獲得電壓信號。輸出電壓兩端獲得電壓信號。輸出電壓可用下式可用下式 表示：表示：值很小，值很小，iiUcRcRUcRRU222011fCR20UfCR20UiU由上式可知，當(dāng)頻率低時（由上式可知，當(dāng)頻率低時（遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于1 1）輸出電壓）輸出電

51、壓接近于零。當(dāng)頻率高時（接近于零。當(dāng)頻率高時（遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于1 1）輸出電壓）輸出電壓接近于輸入電壓接近于輸入電壓。像這種只允許高頻信號通過，而。像這種只允許高頻信號通過，而阻礙低頻信號通過的濾波器稱為高通濾波器。阻礙低頻信號通過的濾波器稱為高通濾波器。RCCXCXC0UiiUcRUcRcU22201111fCR20UfCR20UiU圖圖b b所示的電路與圖所示的電路與圖a a所示電路不同的是將電阻所示電路不同的是將電阻和電容和電容 的位置做了對調(diào)。當(dāng)高頻信號輸入時，的位置做了對調(diào)。當(dāng)高頻信號輸入時，因此電容兩端輸出電壓非常小而近于短路，沒有輸出信號；因此電容兩端輸出電壓非常小而近于短路，沒有輸

52、出信號；而對于低頻信號來說，而對于低頻信號來說， 值很大，在電容值很大，在電容兩端獲得輸出兩端獲得輸出可用下式表示：可用下式表示： 由上式可知，當(dāng)頻率較高時（由上式可知，當(dāng)頻率較高時（遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于1 1）輸出電壓）輸出電壓接近于零。當(dāng)頻率較低時（接近于零。當(dāng)頻率較低時（遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于1 1）輸出電壓）輸出電壓接近于輸入電壓接近于輸入電壓。像這種只允許低頻信號通過，而阻止。像這種只允許低頻信號通過，而阻止值很小，值很小，電壓信號。輸出電壓電壓信號。輸出電壓高頻信號通過的濾波器稱為低通濾波器。高頻信號通過的濾波器稱為低通濾波器。 為使渦流檢測儀既可以抑制相敏檢波器輸出電壓中所包為使渦流檢測儀既可以抑

53、制相敏檢波器輸出電壓中所包含的與儀器工作頻率相同的電噪聲成分和外來高頻噪聲成分含的與儀器工作頻率相同的電噪聲成分和外來高頻噪聲成分，又可以抑制由試樣材質(zhì)、尺寸、形狀變化及儀器漂移所產(chǎn)，又可以抑制由試樣材質(zhì)、尺寸、形狀變化及儀器漂移所產(chǎn)生的低頻信號，儀器通常采用生的低頻信號，儀器通常采用帶通濾波器。帶通濾波器就是帶通濾波器。帶通濾波器就是把高通濾波器和低通濾波器連接起來而形成的允許一定頻率把高通濾波器和低通濾波器連接起來而形成的允許一定頻率范圍信號通過的濾波器。范圍信號通過的濾波器。0UiU2/iURCfC112/1RCfC222/121,CCff由以上兩式可知，隨著頻率的減小和增大，當(dāng)輸出電壓

54、由以上兩式可知，隨著頻率的減小和增大，當(dāng)輸出電壓由由降低到降低到時的頻率時的頻率和和分別稱為分別稱為下限截止頻率和上限截止頻率下限截止頻率和上限截止頻率，稱為稱為濾波濾波器的帶通范圍器的帶通范圍。 3.3.幅度鑒別法幅度鑒別法幅度鑒別法幅度鑒別法是一種根據(jù)檢測信號中干擾信號與缺陷信號的是一種根據(jù)檢測信號中干擾信號與缺陷信號的幅度差異，實(shí)現(xiàn)對干擾信號抑制和缺陷信號提取的信號處理幅度差異，實(shí)現(xiàn)對干擾信號抑制和缺陷信號提取的信號處理方法方法。經(jīng)過了相位和頻率分析法對檢測信號處理之后，往往。經(jīng)過了相位和頻率分析法對檢測信號處理之后，往往檢測信號中仍包含相位和頻率與缺陷信號的相位和頻率沒有檢測信號中仍包

55、含相位和頻率與缺陷信號的相位和頻率沒有顯著差異的干擾信號，如儀器電路產(chǎn)生的干擾噪聲信號。與顯著差異的干擾信號，如儀器電路產(chǎn)生的干擾噪聲信號。與缺陷信號相比，電噪聲信號的幅缺陷信號相比，電噪聲信號的幅度往往比缺陷信號幅度低。如圖度往往比缺陷信號幅度低。如圖a a所示。采用一種只提取輸入信號所示。采用一種只提取輸入信號中幅度高于預(yù)置電平的信號而消中幅度高于預(yù)置電平的信號而消除幅度低于預(yù)置電平的噪聲信號除幅度低于預(yù)置電平的噪聲信號的門檻觸發(fā)電路，即可實(shí)現(xiàn)對這的門檻觸發(fā)電路，即可實(shí)現(xiàn)對這類干擾信號的抑制，達(dá)到改善缺類干擾信號的抑制，達(dá)到改善缺陷信號信噪比的目的，如圖陷信號信噪比的目的，如圖b b。3.

56、2.4 3.2.4 智能化的渦流檢測儀器智能化的渦流檢測儀器 智能型渦流檢測儀智能型渦流檢測儀一般包含管理、自檢、分析識別、檢一般包含管理、自檢、分析識別、檢測、數(shù)據(jù)庫及幫助等功能模塊測、數(shù)據(jù)庫及幫助等功能模塊。管理模塊管理模塊是智能化渦流儀的是智能化渦流儀的核心，各項(xiàng)管理功能的實(shí)現(xiàn)是通過類同于各種常見的計算機(jī)核心，各項(xiàng)管理功能的實(shí)現(xiàn)是通過類同于各種常見的計算機(jī)應(yīng)用軟件的操作界面完成，如指定檢測任務(wù)的選擇與參數(shù)設(shè)應(yīng)用軟件的操作界面完成，如指定檢測任務(wù)的選擇與參數(shù)設(shè)置、調(diào)整、保存、刪除等功能的控制。置、調(diào)整、保存、刪除等功能的控制。自檢模塊自檢模塊是控制渦流是控制渦流儀器在開機(jī)后對儀器各部分硬件

57、和軟件運(yùn)行狀況實(shí)施自動檢儀器在開機(jī)后對儀器各部分硬件和軟件運(yùn)行狀況實(shí)施自動檢測的功能模塊，測的功能模塊，不僅具有代替人工調(diào)試儀器的優(yōu)點(diǎn)不僅具有代替人工調(diào)試儀器的優(yōu)點(diǎn)，而且檢而且檢測項(xiàng)目更全面，速度更快捷測項(xiàng)目更全面，速度更快捷。分析識別模塊分析識別模塊具有比常規(guī)的渦具有比常規(guī)的渦流檢測儀具備更多、更復(fù)雜和更高級的信號分析識別方法和流檢測儀具備更多、更復(fù)雜和更高級的信號分析識別方法和能力，如對于電導(dǎo)率測試，在探頭接近被檢測導(dǎo)體的過程中，能力，如對于電導(dǎo)率測試，在探頭接近被檢測導(dǎo)體的過程中，導(dǎo)體中感生渦流的磁場對線圈的反作用隨探頭與試樣距離的導(dǎo)體中感生渦流的磁場對線圈的反作用隨探頭與試樣距離的不斷

58、接近而變化，在常規(guī)的指針式渦流電導(dǎo)儀讀數(shù)表頭上表不斷接近而變化，在常規(guī)的指針式渦流電導(dǎo)儀讀數(shù)表頭上表現(xiàn)為指針的擺動，即使探頭與試樣完全接觸，如果耦合不穩(wěn)，現(xiàn)為指針的擺動，即使探頭與試樣完全接觸，如果耦合不穩(wěn)，也會出現(xiàn)指針的微小擺動，這就給數(shù)據(jù)的讀取帶來困難；智也會出現(xiàn)指針的微小擺動，這就給數(shù)據(jù)的讀取帶來困難；智能化的數(shù)字電導(dǎo)儀其自身可以通過比較數(shù)據(jù)的變化趨勢與變能化的數(shù)字電導(dǎo)儀其自身可以通過比較數(shù)據(jù)的變化趨勢與變化幅度確定探頭耦合的最佳狀態(tài)，并自動讀取該狀態(tài)下的數(shù)化幅度確定探頭耦合的最佳狀態(tài)，并自動讀取該狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。這種據(jù)。這種差值分析、邏輯判斷是智能化渦流檢測儀最基本的差值分析、邏輯判斷是

59、智能化渦流檢測儀最基本的信號分析方法信號分析方法。檢測模塊檢測模塊是直接驅(qū)動渦流檢測系統(tǒng)各硬件部是直接驅(qū)動渦流檢測系統(tǒng)各硬件部分完成預(yù)期任務(wù)的功能模塊，如驅(qū)動檢測線圈運(yùn)轉(zhuǎn)、控制儀分完成預(yù)期任務(wù)的功能模塊，如驅(qū)動檢測線圈運(yùn)轉(zhuǎn)、控制儀器各硬件單元完成信號采集、轉(zhuǎn)換與傳輸，該模塊是智能型器各硬件單元完成信號采集、轉(zhuǎn)換與傳輸，該模塊是智能型渦流檢測的基本組成部分。渦流檢測的基本組成部分。數(shù)據(jù)庫模塊數(shù)據(jù)庫模塊的作用是為檢測提供的作用是為檢測提供相關(guān)的知識和技術(shù)支持，如針對不同檢測對象和要求確定的相關(guān)的知識和技術(shù)支持，如針對不同檢測對象和要求確定的探頭型式、頻率、相位、增益、濾波等各項(xiàng)檢測參數(shù)固化后探頭型

60、式、頻率、相位、增益、濾波等各項(xiàng)檢測參數(shù)固化后形成的檢測工藝規(guī)程可以分別完整地存儲在數(shù)據(jù)庫中，可以形成的檢測工藝規(guī)程可以分別完整地存儲在數(shù)據(jù)庫中，可以供以后相同零件的重復(fù)檢測直接調(diào)用；另一方面，該模塊還供以后相同零件的重復(fù)檢測直接調(diào)用；另一方面，該模塊還可以保存各種典型缺陷信號，為檢測信號的識別與判讀提供可以保存各種典型缺陷信號，為檢測信號的識別與判讀提供支持和幫助。支持和幫助。幫助模塊幫助模塊是指導(dǎo)操作人員學(xué)習(xí)、掌握操作技能是指導(dǎo)操作人員學(xué)習(xí)、掌握操作技能和正確操作儀器的功能模塊，像所有的應(yīng)用軟件一樣，它和正確操作儀器的功能模塊，像所有的應(yīng)用軟件一樣，它不僅可提供關(guān)于檢測軟件的功能和操作方法