渦流檢測儀器(五)課件

第3章渦流檢測設備3.4.1渦流傳感器結構；功能；分類3.4.2渦流檢測儀器分類；結構；基本電路1第3章渦流檢測設備3.4.1渦流傳感器13.4.1渦流傳感器1.基本結構2.基本功能3.三種分類23.4.1渦流傳感器1.基本結構21.基本結構；2.基本功能結構：由激勵繞組、檢測繞組、骨架和外殼組成。功能：①激勵形成渦流的功能，即能在被檢工件中建立一個交變電磁場，使工件產(chǎn)生渦流的功能；②檢取所需信號的功能，即檢測獲取工件質量情況的信號并把信號送給儀器分析評價；③抗干擾的功能，即要求渦流傳感器具有抑制各種不需要信號的能力，如探傷時需抑制直徑、壁厚變化引起的信號，而測量壁厚時，要求抑制傷痕的信號等。渦流傳感器（整體）又稱作檢測線圈31.基本結構；2.基本功能結構：由激勵繞組、檢測繞組、骨架和3.三種分類1.按檢測線圈輸出信號[感應方式]不同分類2.按檢測線圈與工件相對位置分類3.按比較方式[線圈繞制連接]分類43.三種分類1.按檢測線圈輸出信號[感應方式]不同分類41.按輸出信號[感應方式]不同分類自感式（參量式）：參量式線圈輸出的信號是線圈阻抗的變化，一般它既是產(chǎn)生激勵磁場的線圈，又是拾取工件渦流信號的線圈，所以又叫自感式線圈，如圖a?；ジ惺剑ㄗ儔浩魇剑鹤儔浩魇骄€圈，輸出的是線圈上的感應電壓信號，一般由兩組線圈構成，一個專用于產(chǎn)生交變磁場的激勵線圈（或稱處級線圈），另一個用于拾取渦流信號的線圈（或稱次級線圈），又叫互感式線圈，如圖b。51.按輸出信號[感應方式]不同分類自感式（參量式）：參量式線2.按線圈與工件相對位置分類[外]穿過式這種線圈是將工件插入并通過線圈內部進行檢測。如圖所示。它可檢測管材、棒材、線材等，可以從線圈內部通過的導電試件。由于采用穿過式線圈、容易實現(xiàn)批量、高速檢驗及實現(xiàn)自動化檢測，因此，廣泛地應用于小直徑的管材、棒材、線材試件的表面質量檢測。1－線圈；2－試件；3－線圈架62.按線圈與工件相對位置分類[外]穿過式1－線圈；2－試件內通過式（內插式）在對管件進行檢驗時，有時必須把探頭放入管子的內部．這種插入試件內部進行檢測的探頭稱為內通過式探頭，它適用于冷凝器管道（如鈦管、銅管等）的在役檢測。1－線圈架；2－線圈；3－試件7內通過式（內插式）在對管件進行檢驗時，有時必須把探頭放入管子放置式（點式；探頭式）在檢測時，將線圈放置于被檢測工件表面進行檢驗。這種線圈體積小，線圈內部一般帶有磁芯，因此具有磁場聚焦的性質，其靈敏度高。它適用于各種板材、帶材和大直徑管材、棒材的表面檢測，還能對形狀復雜的工件某一區(qū)域做局部檢測。1－線圈；2－磁芯；3－外殼；4－試件8放置式（點式；探頭式）在檢測時，將線圈放置于被檢測工件表面進穿過式線圈9穿過式線圈9內插式線圈10內插式線圈103.按比較方式[繞制連接]分類絕對式：如圖a所示，直接測量線圈阻抗的變化，在檢測時可用標準試件放入線圈，調整儀器，使信號輸出為零，再將被試工件放入線圈，這時，若仍無輸出，表示試件和標準試件的有關參數(shù)相同。若有輸出，則依據(jù)檢測目的不同，分別判斷引起線圈阻抗變化的原因是裂紋還是其他因素。這種工作方式可用于材質的分選和測厚，又可進行缺陷的檢測。標準比較式（它比式）：典型的差動式渦流儉測．采用二個檢測線圈反向聯(lián)接成為差動形式。如圖b所示、一個線圈中放置被檢試件(與被測試件具有相同材質、形狀、尺寸且質量完好)，而另一個線圈中放置被檢試件。由于這兩個線圈接成差動形式，當被檢試件質量不同于標準試件(如存在裂紋)時，檢測線圈就有信號輸出，實現(xiàn)對試件的檢測。113.按比較方式[繞制連接]分類絕對式：如圖a所示，直接測量線（a）絕對式；（b）標準比較式；（c）自比較式自比較式（自比式）：是標準比較式的特例，采用同一檢測試件的不同部分作為比較標準，故稱為自比較式。如圖c所示，兩個相鄰安置的線圈、同時對同—試件相鄰部位進行檢測時，該檢測部位的物理性能及幾何參數(shù)變化通常是比較小的，對線圈阻抗影響也比較微弱。如果將兩個線圈差動聯(lián)接，這種微小變化的影響便幾乎被抵消掉，如果試件存在缺陷，當線圈經(jīng)過缺陷(裂紋)時將輸出相應急劇變化的信號，且第—個線圈或第二個線圈分別經(jīng)過同一缺陷時所形成的渦流信號方向相反。

12（a）絕對式；（b）標準比較式；（c）自比較式自比較式（自比絕對式和自比式[單線圈和差動線圈]絕對式對所有變化敏感易區(qū)分混合信號顯示缺陷整個長度溫度不穩(wěn)定時易發(fā)生漂移對探頭的顫動比差式敏感自比式溫漂小抑制顫動對短傷敏感對緩慢變化[長缺陷]不敏感只能探出長缺陷的終點和始點有時信號不好解釋13絕對式和自比式[單線圈和差動線圈]絕對式自比式133.4.2渦流檢測儀器渦流檢測儀器是應用渦流原理對設備、材料進行無損檢測的電子設備。1.分類導電儀；測厚儀；探傷儀2.基本結構3.基本電路143.4.2渦流檢測儀器渦流檢測儀器是應用渦流原理對設備、材渦流檢測儀器原理框圖渦流儀的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的各種頻率的振蕩電流流經(jīng)檢測線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場并在試件中感生渦流，同時，受導電試件影響的渦流會使檢測線圈的電性能發(fā)生變化，通過信號輸出電路將(包含待測信息的)檢測線圈電性能的變化轉變成電信號輸出，經(jīng)放大器放大，信號處理器消除各種干擾，然后輸入顯示器顯示檢測結果。15渦流檢測儀器原理框圖渦流儀的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的各種頻率渦流電導儀測量金屬及其合金中的電導率(成分、熱處理狀態(tài)/雜質…)測量靈敏度：用每單位電導率變化所對應的阻抗變化值來表示。S=(?Z)/(?σ)選擇頻率比f/fg，使阻抗點在曲線的最右邊，這樣，靈敏度較高16渦流電導儀測量金屬及其合金中的電導率(成分、熱處理狀態(tài)/雜質渦流測厚儀含義1.測量金屬基體上絕緣層厚度，利用提離效應(在渦流檢測中，探頭晃動引起的信號變化疊加在缺陷信號中，阻礙對缺陷的正確判斷與識別，這種干擾稱為提離干擾，又稱為提離效應)，金屬基體厚度>3倍滲透深度含義2.檢測金屬片厚度，利用厚度效應（線圈的視在阻抗要隨金屬薄板厚度的不同而發(fā)生相應的變化），測量范圍<3倍滲透深度選擇較高頻率，抑制金屬電導率的影響17渦流測厚儀含義1.測量金屬基體上絕緣層厚度，利用提離效應(在渦流探傷儀缺陷會改變導體內渦流的分布，從而影響線圈阻抗缺陷效應是電導率效應、磁導率效應和直徑效應的局部綜合結果。提取缺陷信號，抑制干擾信號，三種分析方法1.相位分析法2.頻率分析法3.幅度分析法18渦流探傷儀缺陷會改變導體內渦流的分布，從而影響線圈阻抗18信號形成與檢出調制：試件與線圈相對運動，試件信息[信號]加載在高頻振蕩信號上的過程。包括幅度調制、頻率調制和相位調制。解調：將加在高頻振蕩信號的試件信息[信號]檢出的過程。幅度和相位解調——相敏檢波器頻率解調——濾波器19信號形成與檢出調制：試件與線圈相對運動，試件信息[信號]加載2渦流檢測儀器的基本結構激勵：振蕩器，功率放大器檢出：探頭，電橋，自動平衡處理：相敏檢波器（含移相器），濾波器，幅度鑒別器顯示：示波器，記錄儀（計算機系統(tǒng)）

渦流檢測系統(tǒng)的基本結構1－振蕩器，2－電壓表，3－探頭，4－裂紋，5－工件202渦流檢測儀器的基本結構激勵：振蕩器，功率放大器3基本電路振蕩器，功放：激勵源電橋：檢出信號放大器：用于放大微弱的輸入信號，提高檢測靈敏度。移相器：相位基準相敏檢波器：相位分析濾波器：[調制]頻率分析幅度鑒別器：報警電平相位旋轉電路：顯示器：213基本電路振蕩器，功放：激勵源21電橋電橋：提取微小的阻抗變化，轉化為電壓信號交流無傷狀態(tài)，電橋接近平衡；有傷狀態(tài)，電橋失衡交流電橋平衡條件：圖3-49，Z1Z4=Z2Z3；φ1+φ4=φ2+φ322電橋電橋：提取微小的阻抗變化，轉化為電壓信號交流22移相器；相敏檢波器檢波：檢出加在高頻信號上的低頻信號方法：電子開關，檢出峰值，控制信號與高頻信號同相相敏檢波：控制信號相位隨干擾信號相位變化。23移相器；相敏檢波器檢波：檢出加在高頻信號上的低頻信號23相位：干擾信號過零時發(fā)出控制信號，即二者相差90度移相器：調整控制信號相位。輸入：振蕩信號；輸出：控制信號平滑濾波：檢波器中的電容是必要的經(jīng)過相敏檢波器，高頻信號變?yōu)榈皖l信號24相位：干擾信號過零時發(fā)出控制信號，即二者相差90度242525相敏檢波器原理框圖移相器振蕩信號控制信號相敏檢波器待測信號電子開關低通濾波器輸出信號濾波電容26相敏檢波器原理框圖移相器振蕩信號控制信號相敏檢波器待測信號電濾波器低通濾波器；高通濾波器(只通過高頻信號，阻止低頻信號的濾波器)；帶通；頻率特性(曲線)截止頻率fc；中心頻率f0；帶寬fc2-fc1調制頻率：試件與線圈相對運動，試件信息加載在高頻振蕩信號上，振蕩信號幅度變化的低頻信號的頻率。調節(jié)濾波器，使：帶通濾波器中心頻率＝缺陷信號的調制頻率27濾波器低通濾波器；高通濾波器(只通過高頻信號，阻止低頻信號的頻率特性曲線fAfcfAfcfAfc1fc2f00.7A低通高通帶通28頻率特性曲線fAfcfAfcfAfc1fc2f00.7A低通幅度鑒別器作用：去除小噪聲電路：比較器調節(jié)：抑制電平注意：抑制電平影響線性；報警電平根據(jù)驗收標準用對比試樣（標準傷）確定報警電平抑制電平29幅度鑒別器作用：去除小噪聲報警電平抑制電平29顯示器傳統(tǒng)：示波管（CRT）。方式：橢圓顯示；正弦波顯示；矢量點顯示現(xiàn)代：計算機顯示器。特點：記憶存儲。方式：時基顯示；矢量顯示其它：指針式表頭；數(shù)碼管LED；液晶LCD30顯示器傳統(tǒng)：示波管（CRT）。方式：橢圓顯示；正弦波顯示；矢顯示方式1－時基顯示顯示：將處理后信號加在垂直方向，鋸齒波加在水平方向（示波器原理）。令一個鋸齒波周期＝一個試件檢測時間，每屏顯示整個試件對應的波形，容易實現(xiàn)縱向定位（軸向定位）利用下一根試件的端頭信號刷新屏幕顯示信息：幅度；時間[縱向位置]報警方式：幅度報警[直線,水平線]31顯示方式1－時基顯示顯示：將處理后信號加在垂直方向，鋸齒波加顯示方式2－矢量顯示顯示：將處理后信號經(jīng)過兩路控制信號相差90度的相敏檢波器分解為Ux和Uy，分別加在水平方向和垂直方向，形成矢量光點圖線：缺陷通過線圈時，檢測信號變化使光點連續(xù)變化，形成特定的8字圖線32顯示方式2－矢量顯示顯示：將處理后信號經(jīng)過兩路控制信號相差93333顯示信息：光點的位置反映信號的幅度和相位；根據(jù)相位信息可判斷缺陷的種類或深度位置報警方式：幅度-相位報警[弧線,扇形區(qū)]34顯示信息：光點的位置反映信號的幅度和相位；根據(jù)相位信息可判斷3535第3章渦流檢測設備3.4.1渦流傳感器結構；功能；分類3.4.2渦流檢測儀器分類；結構；基本電路36第3章渦流檢測設備3.4.1渦流傳感器13.4.1渦流傳感器1.基本結構2.基本功能3.三種分類373.4.1渦流傳感器1.基本結構21.基本結構；2.基本功能結構：由激勵繞組、檢測繞組、骨架和外殼組成。功能：①激勵形成渦流的功能，即能在被檢工件中建立一個交變電磁場，使工件產(chǎn)生渦流的功能；②檢取所需信號的功能，即檢測獲取工件質量情況的信號并把信號送給儀器分析評價；③抗干擾的功能，即要求渦流傳感器具有抑制各種不需要信號的能力，如探傷時需抑制直徑、壁厚變化引起的信號，而測量壁厚時，要求抑制傷痕的信號等。渦流傳感器（整體）又稱作檢測線圈381.基本結構；2.基本功能結構：由激勵繞組、檢測繞組、骨架和3.三種分類1.按檢測線圈輸出信號[感應方式]不同分類2.按檢測線圈與工件相對位置分類3.按比較方式[線圈繞制連接]分類393.三種分類1.按檢測線圈輸出信號[感應方式]不同分類41.按輸出信號[感應方式]不同分類自感式（參量式）：參量式線圈輸出的信號是線圈阻抗的變化，一般它既是產(chǎn)生激勵磁場的線圈，又是拾取工件渦流信號的線圈，所以又叫自感式線圈，如圖a?；ジ惺剑ㄗ儔浩魇剑鹤儔浩魇骄€圈，輸出的是線圈上的感應電壓信號，一般由兩組線圈構成，一個專用于產(chǎn)生交變磁場的激勵線圈（或稱處級線圈），另一個用于拾取渦流信號的線圈（或稱次級線圈），又叫互感式線圈，如圖b。401.按輸出信號[感應方式]不同分類自感式（參量式）：參量式線2.按線圈與工件相對位置分類[外]穿過式這種線圈是將工件插入并通過線圈內部進行檢測。如圖所示。它可檢測管材、棒材、線材等，可以從線圈內部通過的導電試件。由于采用穿過式線圈、容易實現(xiàn)批量、高速檢驗及實現(xiàn)自動化檢測，因此，廣泛地應用于小直徑的管材、棒材、線材試件的表面質量檢測。1－線圈；2－試件；3－線圈架412.按線圈與工件相對位置分類[外]穿過式1－線圈；2－試件內通過式（內插式）在對管件進行檢驗時，有時必須把探頭放入管子的內部．這種插入試件內部進行檢測的探頭稱為內通過式探頭，它適用于冷凝器管道（如鈦管、銅管等）的在役檢測。1－線圈架；2－線圈；3－試件42內通過式（內插式）在對管件進行檢驗時，有時必須把探頭放入管子放置式（點式；探頭式）在檢測時，將線圈放置于被檢測工件表面進行檢驗。這種線圈體積小，線圈內部一般帶有磁芯，因此具有磁場聚焦的性質，其靈敏度高。它適用于各種板材、帶材和大直徑管材、棒材的表面檢測，還能對形狀復雜的工件某一區(qū)域做局部檢測。1－線圈；2－磁芯；3－外殼；4－試件43放置式（點式；探頭式）在檢測時，將線圈放置于被檢測工件表面進穿過式線圈44穿過式線圈9內插式線圈45內插式線圈103.按比較方式[繞制連接]分類絕對式：如圖a所示，直接測量線圈阻抗的變化，在檢測時可用標準試件放入線圈，調整儀器，使信號輸出為零，再將被試工件放入線圈，這時，若仍無輸出，表示試件和標準試件的有關參數(shù)相同。若有輸出，則依據(jù)檢測目的不同，分別判斷引起線圈阻抗變化的原因是裂紋還是其他因素。這種工作方式可用于材質的分選和測厚，又可進行缺陷的檢測。標準比較式（它比式）：典型的差動式渦流儉測．采用二個檢測線圈反向聯(lián)接成為差動形式。如圖b所示、一個線圈中放置被檢試件(與被測試件具有相同材質、形狀、尺寸且質量完好)，而另一個線圈中放置被檢試件。由于這兩個線圈接成差動形式，當被檢試件質量不同于標準試件(如存在裂紋)時，檢測線圈就有信號輸出，實現(xiàn)對試件的檢測。463.按比較方式[繞制連接]分類絕對式：如圖a所示，直接測量線（a）絕對式；（b）標準比較式；（c）自比較式自比較式（自比式）：是標準比較式的特例，采用同一檢測試件的不同部分作為比較標準，故稱為自比較式。如圖c所示，兩個相鄰安置的線圈、同時對同—試件相鄰部位進行檢測時，該檢測部位的物理性能及幾何參數(shù)變化通常是比較小的，對線圈阻抗影響也比較微弱。如果將兩個線圈差動聯(lián)接，這種微小變化的影響便幾乎被抵消掉，如果試件存在缺陷，當線圈經(jīng)過缺陷(裂紋)時將輸出相應急劇變化的信號，且第—個線圈或第二個線圈分別經(jīng)過同一缺陷時所形成的渦流信號方向相反。

47（a）絕對式；（b）標準比較式；（c）自比較式自比較式（自比絕對式和自比式[單線圈和差動線圈]絕對式對所有變化敏感易區(qū)分混合信號顯示缺陷整個長度溫度不穩(wěn)定時易發(fā)生漂移對探頭的顫動比差式敏感自比式溫漂小抑制顫動對短傷敏感對緩慢變化[長缺陷]不敏感只能探出長缺陷的終點和始點有時信號不好解釋48絕對式和自比式[單線圈和差動線圈]絕對式自比式133.4.2渦流檢測儀器渦流檢測儀器是應用渦流原理對設備、材料進行無損檢測的電子設備。1.分類導電儀；測厚儀；探傷儀2.基本結構3.基本電路493.4.2渦流檢測儀器渦流檢測儀器是應用渦流原理對設備、材渦流檢測儀器原理框圖渦流儀的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的各種頻率的振蕩電流流經(jīng)檢測線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場并在試件中感生渦流，同時，受導電試件影響的渦流會使檢測線圈的電性能發(fā)生變化，通過信號輸出電路將(包含待測信息的)檢測線圈電性能的變化轉變成電信號輸出，經(jīng)放大器放大，信號處理器消除各種干擾，然后輸入顯示器顯示檢測結果。50渦流檢測儀器原理框圖渦流儀的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的各種頻率渦流電導儀測量金屬及其合金中的電導率(成分、熱處理狀態(tài)/雜質…)測量靈敏度：用每單位電導率變化所對應的阻抗變化值來表示。S=(?Z)/(?σ)選擇頻率比f/fg，使阻抗點在曲線的最右邊，這樣，靈敏度較高51渦流電導儀測量金屬及其合金中的電導率(成分、熱處理狀態(tài)/雜質渦流測厚儀含義1.測量金屬基體上絕緣層厚度，利用提離效應(在渦流檢測中，探頭晃動引起的信號變化疊加在缺陷信號中，阻礙對缺陷的正確判斷與識別，這種干擾稱為提離干擾，又稱為提離效應)，金屬基體厚度>3倍滲透深度含義2.檢測金屬片厚度，利用厚度效應（線圈的視在阻抗要隨金屬薄板厚度的不同而發(fā)生相應的變化），測量范圍<3倍滲透深度選擇較高頻率，抑制金屬電導率的影響52渦流測厚儀含義1.測量金屬基體上絕緣層厚度，利用提離效應(在渦流探傷儀缺陷會改變導體內渦流的分布，從而影響線圈阻抗缺陷效應是電導率效應、磁導率效應和直徑效應的局部綜合結果。提取缺陷信號，抑制干擾信號，三種分析方法1.相位分析法2.頻率分析法3.幅度分析法53渦流探傷儀缺陷會改變導體內渦流的分布，從而影響線圈阻抗18信號形成與檢出調制：試件與線圈相對運動，試件信息[信號]加載在高頻振蕩信號上的過程。包括幅度調制、頻率調制和相位調制。解調：將加在高頻振蕩信號的試件信息[信號]檢出的過程。幅度和相位解調——相敏檢波器頻率解調——濾波器54信號形成與檢出調制：試件與線圈相對運動，試件信息[信號]加載2渦流檢測儀器的基本結構激勵：振蕩器，功率放大器檢出：探頭，電橋，自動平衡處理：相敏檢波器（含移相器），濾波器，幅度鑒別器顯示：示波器，記錄儀（計算機系統(tǒng)）

渦流檢測系統(tǒng)的基本結構1－振蕩器，2－電壓表，3－探頭，4－裂紋，5－工件552渦流檢測儀器的基本結構激勵：振蕩器，功率放大器3基本電路振蕩器，功放：激勵源電橋：檢出信號放大器：用于放大微弱的輸入信號，提高檢測靈敏度。移相器：相位基準相敏檢波器：相位分析濾波器：[調制]頻率分析幅度鑒別器：報警電平相位旋轉電路：顯示器：563基本電路振蕩器，功放：激勵源21電橋電橋：提取微小的阻抗變化，轉化為電壓信號交流無傷狀態(tài)，電橋接近平衡；有傷狀態(tài)，電橋失衡交流電橋平衡條件：圖3-49，Z1Z4=Z2Z3；φ1+φ4=φ2+φ357電橋電橋：提取微小的阻抗變化，轉化為電壓信號交流22移相器；相敏檢波器檢波：檢出加在高頻信號上的低頻信號方法：電子開關，檢出峰值，控制信號與高頻信號同相相敏檢波：控制信號相位隨干擾信號相位變化。58移相器；相敏檢波器檢波：檢出加在高頻信號上的低頻信號23相位：干擾信號過零時發(fā)出控制信號，即二者相差90度移相器：調整控制信號相位。輸入：振蕩信號；輸出：控制信號平滑濾波：檢波器中的電容是必要的經(jīng)過相敏檢波器，高頻信號變?yōu)榈皖l信號59相位：干擾信號過零時發(fā)出控制信號，即二者相差90度246025相敏檢波器原理框圖移相器振蕩信號控制信號相敏檢波器待測信號電子開關低通濾波器輸出信號濾波電容61相敏檢波器原理框圖移相器振蕩信號控制信號相敏檢波器待測信號電濾波器低通濾波器；高通濾波器(只通過高頻信號，阻止低頻信號的濾波器)