渦流檢測相關知識

渦流檢測相關知識第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日(1)法拉第電磁感應定律

法拉第電磁感應定律指出，通過閉合回路所包括的面積內的磁通量發(fā)生變化時，回路中將產生感生電動勢。感生電動勢E與閉合回路內的磁通量變化率成正比。式中：N——線圈的匝數；——磁通量的變化率：“-”——表示感生電動勢反抗回路中的磁通的變化。1渦流檢測的原理第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日（2）自感與互感①自感當回路磁通量變化時，回路中會產生感生電動勢。同樣，當回路中通過的電流發(fā)生變化時，也會引起回路磁通變化，從而在回路中產生感生電動勢。由于這種感生電動勢是自感回路電路引起的，因此稱為自感電動勢，用表示。第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日式中：L——自感系數，與線圈形狀、大小和匝數等有關：——回路中電流的變化率：“-”——表示自感電動勢反抗回路中電路的變化。②互感

當兩個線圈互相靠近時，任何一個線圈的電流發(fā)生變化，都會引起另一個線圈內、磁通量的變化，從而在另一個線圈中產生感生電動勢。這種兩個靠近的截流回路電流發(fā)生變化時互相激起感生電動勢的現象稱為互感。第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日

當線圈1、2靠近時，線圈1中電流變化在線圈2中激起的感生電動勢為，線圈2中的電流變化在線圈1中激起的感生電動勢為：式中：M——互感系數，與兩線圈形狀、大小、匝數、相對位置等有關。線圈1中電流的變化率；線圈2中電流的變化率；表示互感電動勢反抗回路中電流的變化。“—”第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日（3）渦流檢測原理渦流檢測的原理示意圖第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日如圖所示：試件中的渦流與給試件施加交流磁場線圈的電流相反。由渦流所產生的交流磁場也產生交變磁力線，它通過激勵線圈時又感生出反作用電流。如果工件中渦流變化，這個反作用電流也變化。測定它的變化，就可以測得渦流的變化，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，試驗頻率，導體的電導率，磁導率，形狀和尺寸，導體與線圈間的距離以及導體表面的缺陷所決定的。因此，根據檢測到的試件中的渦流，就可以取得關于試件材質，缺陷和形狀尺寸等信息。由于激勵電流和反作用電流的相位會出現一定差異，這個相位差隨著試件的性質而改變，因此，常通過測量這個相位的變化來檢測試件的有關信息。這個相位的變化與線圈阻抗的變化密切相關，現在，大多數的渦流檢測儀器都以阻抗分析法為基礎，來識別各種引起渦流變化的因素。第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日渦流檢測定義及適用：渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎之上的一種無損檢測方法。當把導電試件置于交變磁場之中，在工件中就有感應電流存在，即產生渦流。工件自身物理性質（如電導率、磁導率、形狀，尺寸和缺陷等）的變化，會導致渦流的變化。通過觀測工件中渦流的變化，就可以判定工件的性質，狀態(tài)，稱為渦流檢測。渦流檢測只適用于檢測導電材料第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日

由于渦流具有集膚效應，因此渦流檢測只能檢測表面和近表面的缺陷。由于試件形狀的不同、檢測部位的不同，所以檢測線圈的形狀與接近試件的方式也不盡相同。為了適應各種檢測的需要，人們設計了各種各樣的檢測線圈和渦流檢測儀器。第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日2渦流檢測系統(tǒng)

渦流檢測系統(tǒng)包括渦流檢測儀、檢測線圈、對比試塊等。一、渦流檢測儀（1）渦流檢測儀器的類別渦流檢測儀是根據不同的檢測目的，應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

測厚儀②

按使用方式分ⅰ

手動渦流儀ⅱ

自動渦流儀第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日③

按顯示方式分ⅰ

圖像顯示ⅱ

數字顯示ⅲ

指針顯示

此外，按信號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，共三十一頁，2022年，8月28日二、渦流檢測儀原理與組成

渦流檢測儀的工作原理是：振蕩器產生各種頻率的振蕩電流通過檢測線圈產生交變磁場在試件中感生渦流。當試件存在缺陷或物性變化時，線圈電壓發(fā)生變化，通過信號輸出電路將線圈電壓變化量輸入放大器放大，經信號處理器消除各種干擾信號，最后將有信號輸入顯示器顯示檢測結果。第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日一般的渦流檢測儀主要由振蕩器、探頭(檢測線圈）、信號輸出電路、放大器、信號處理器、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，共三十一頁，2022年，8月28日二、檢測線圈（探頭）（1）檢測線圈的作用1.交變的激勵電流作用下產生交變磁場，使試件感生渦流。2.拾取因試件物性變化引起渦流磁場變化的信息，并將其轉換為電信號第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日按用途分類的線圈（a)外穿過式（b)內穿過式（c)放置式(2)檢測線圈的種類1．按用途分1）

外穿過式線圈2）

內通過式線3）

放置式線圈第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日2.按結構分（1）

自感式線圈（2）

互感式線圈圖按結構分類的線圈（a）自感式（b）互感式第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日

3.按使用方式（1）

絕對式線圈（2）

自比式線圈（3）

他比式線圈圖按使用方式分類的線圈（a）絕對式（b）自比式（c）他比式第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日

三、對比試樣

渦流檢測中的對比試樣是按一定的用途設計制作的具有人工缺陷的試樣，用于進行對比實驗。（1）對比試樣的用途1．

測試設備的性能2．

調節(jié)檢測靈敏度3．

驗收產品質量第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日（2）對試樣的要求1．

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

對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，共三十一頁，2022年，8月28日三、對比試樣的種類1．

孔型對比試樣2．

槽型對比試樣第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日4渦流檢測工藝要點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

c適合于被檢缺陷（二）頻率的選擇

a集膚深度和檢測靈敏度

b檢測因素的阻抗特性第一選擇檢測因素產生最大阻抗變化時的頻率第二選擇檢測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的頻率（適用具有相位分析功能的儀器）第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日（三）對比試件的準備

對比試件（或標準試件）作為調節(jié)儀器和評判標準的工具，對試驗結果影響很大，制作時應予以足夠重視，如果標準作了明確規(guī)定，應嚴格按標準執(zhí)行。（四）平衡電路的調節(jié)指在采用對比試件的無缺陷部位進行試驗時，對平衡回路的調節(jié)，使對無缺陷部位檢測時，檢測線圈的輸出為零.（五）靈敏度的選擇靈敏度的確定與檢測要求及使用的儀器有關。一般根據要求檢測的缺陷大小，調節(jié)與之相適應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行相位分析的檢測儀中移相器的相位角。選擇方法有兩種：第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日

a把缺陷信號置于信噪比最大時的相位

b選取能夠區(qū)分并檢測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，內、外表面裂紋位置的區(qū)分）4.3探傷檢測當檢測的準備工作就緒，檢測條件確定后，便可以對試件進行正式檢測，然后對檢測結果進行分析、處理。

通常在下列兩種情況下要求進行復檢：

a懷疑缺陷信號是否確由缺陷產生；

b在試驗條件發(fā)生了改變，使檢測靈敏度受到了影響。第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日5渦流檢測的優(yōu)缺點⑴

適合各種導電材料的試件檢測；⑵可以檢出表面和近表面缺陷；⑶探測結果以電信號給出，容易實現自動化；⑷采用非接觸接觸，所以檢測速度很快；⑸

對形狀復雜的試件很難應用；一般用于管材、棒材、板材等；⑹

不能顯示缺陷圖形，因此無法從顯示信號判斷出缺陷性質；⑺

檢測干擾因素多，容易引起雜亂信號；⑻

由于趨膚效應，埋藏較深的缺陷無法檢出；⑼

不能用于非導電的材料。此外：適用于高溫不去保溫層測厚第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日6遠場渦流檢測技術簡介一、遠場渦流檢測技術基本工作原理遠場渦流是一種特殊的渦流現象。最簡單的遠場渦流探頭由兩個線圈組成，一個為激勵線圈，一個為檢測線圈，兩線圈間隔一定距離。當給激勵線圈通以交流電時，激勵線圈在其周圍產生交變磁場，該交變磁場穿過管壁，沿管子軸向傳播，然后再次穿過管壁被檢測線圈接收。每次穿過管壁，交變磁場都會產生時間延遲和幅度衰減。當探頭移到壁厚減薄區(qū)域，則交變磁場在線圈之間的傳播時間減少，強度衰減減少，表現為信號的相位（信號的延遲時間）和幅度（信號的強度）減少，通過對相位和幅度的分析，就可以確定材料減薄的深度和范圍。管壁內部存在三個區(qū)域，即近場渦流區(qū)、過渡區(qū)和遠場渦流區(qū)。遠場渦流區(qū)開始于離激勵線圈兩到三倍管徑處，此區(qū)域近場信號可忽略不計，穿過管壁傳播的遠場信號占優(yōu)勢，信號強度和總的壁厚呈線形關系。遠場渦流探頭的接收線圈就布置在這個區(qū)域。

第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日二、遠場渦流檢測的特點：（1）采用內通過式線圈，檢測線圈與激勵線圈分開，且兩者的距離是所檢測管道內徑的二至三倍；（2）采用低頻渦流技術能穿透管壁；（3）需要檢測的不是線圈阻抗變化，通常是測量檢測線圈的感應電壓與激勵電流之間的相位差；（4）能以相同的靈敏度檢測管壁內外表面的缺陷和管壁變薄情況，不受集膚效應的影響；（5）檢測信號與激勵信號的相位差與管壁厚度近似成正比，“提離