1、渦流檢測渦流檢測的物理基礎(chǔ)一 渦流檢測的原理 當載有交變電流的檢測線圈靠近導(dǎo)電試件時，由于線圈磁場的作用，試件會感生出渦流。渦流大小、相位及流動性是受到試件導(dǎo)電性能等的影響，渦流的反作用又使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化。因此通過測定檢測線圈阻抗的變化，或線圈上感應(yīng)電壓的變化，就可以得到被檢材料有無缺陷。 線圈交變電流（一次電流）激勵的磁場是交變的，那么渦流也是交變的。這個交變的渦流會在周圍空間形成交變磁場并在線圈中感應(yīng)電動勢。線圈中的磁場就是一次電流和渦流共同感生的合成磁場。合成磁場中包含了金屬工件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、裂紋缺陷等信息。優(yōu)點：（1）不需耦合劑，與試件可接觸也可不接觸。（2）對管、棒、線材

2、易于實現(xiàn)自動化。（3）能在高溫、高速下進行檢測。（4）能進行多種測量，并能對疲勞裂紋監(jiān)控。（5）工藝簡單、操作容易、檢測速度快。二 渦流檢測的特點缺點：（1）只適合導(dǎo)電材料表面和近表面的檢測。（2）難以判斷缺陷的種類、形狀和大小。（3）干擾因素較多，需要特殊的信號處理技術(shù)。（4）對形狀復(fù)雜的試件難以進行檢測。目的目的檢測因素檢測因素典型應(yīng)用典型應(yīng)用探傷探傷試件中的裂紋、腐試件中的裂紋、腐蝕、凹坑、夾雜、蝕、凹坑、夾雜、氣泡等氣泡等管、棒、線、板材等的探傷；管、棒、線、板材等的探傷；機制件的探傷；機制件的探傷；飛機維護及管道系統(tǒng)的維護檢查飛機維護及管道系統(tǒng)的維護檢查；疲勞裂紋的監(jiān)視。疲勞裂紋的監(jiān)

3、視。材質(zhì)試驗材質(zhì)試驗電導(dǎo)率電導(dǎo)率磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率測量金屬試件的電磁參數(shù)；測量金屬試件的電磁參數(shù)；金屬熱處理狀態(tài)的鑒別；金屬熱處理狀態(tài)的鑒別；金屬材料的分選；金屬材料的分選；金屬材料成分含量、雜質(zhì)含量的金屬材料成分含量、雜質(zhì)含量的鑒別。鑒別。厚度及位移厚度及位移等的測量等的測量提離效應(yīng)、厚度效提離效應(yīng)、厚度效應(yīng)、充填效應(yīng)等應(yīng)、充填效應(yīng)等金屬試件上涂、鍍等膜層測量；金屬試件上涂、鍍等膜層測量；板材測厚；板材測厚；位移、振動測量；位移、振動測量；液面位置、壓力等的監(jiān)控；液面位置、壓力等的監(jiān)控；試件尺寸、形狀測量等。試件尺寸、形狀測量等。主要應(yīng)用：（1）能檢測出材料和構(gòu)件中的缺陷，例如裂紋、折疊、氣孔和夾

4、雜等。（2）能測量材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、檢測晶粒度、熱處理狀況、材料的硬度和尺寸等。（3）金屬材料或零件的混料分選。通過檢查其成分、組織和物理性能的差異而達到分選的目的。主要應(yīng)用：（4）測量金屬材料上的非金屬涂層、鐵磁性材料上的非鐵磁性材料涂層和鍍層的厚度等。（5）在無法進行直接測量的情況下，可用來測量金屬箔、板材和管材的厚度，測量管材和棒材的直徑等。渦流檢測的物理基礎(chǔ) 如果電荷和電流隨時間變化，電場和磁場發(fā)生相互作用：電流能夠產(chǎn)生磁場，變化的磁場也能在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。1 電磁感應(yīng)定律楞次定律閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流有確定的方向，它總是企圖使自己產(chǎn)生的通過回路

5、面積的磁通量，去抵償或反抗引起感應(yīng)電流的磁通量的改變。楞次定律只確定了感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向，并沒有確定感應(yīng)電動勢的大小。法拉第電磁感應(yīng)定律不論任何原因使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時，在線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的大小和磁通量對時間的變化率的負值成正比。dtdKi如果線圈的電阻為R，則線圈里的感應(yīng)電流為 dtdRKIi對于有n匝的串聯(lián)線圈，在線圈中產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢為 dtdkni式中，k比例常數(shù)，隨單位制不同而異； 磁通量（Wb）； t時間（s）； 感應(yīng)電動勢（V）。負號表示感應(yīng)電動勢的方向總是企圖反抗磁通的變化。 2 自感和互感自感：當電流通過回路時，變化的電流所產(chǎn)生的變化磁通也

6、通過閉合回路。這樣在回路中就激起感生電動勢。這種由于回路中電流產(chǎn)生的磁通量變化，而在自己回路中激起感生電動勢的現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，其感生電動勢稱為自感電動勢。 dtdILELL自感系數(shù)（H）互感：兩線圈回路1和回路2，其中分別通以電流I1和I2，則任一回路中電流所產(chǎn)生的磁感應(yīng)線將通過另一回路所包圍的面積。其中任一回路電流發(fā)生變化時，其磁通量的變化，在另一回路中會產(chǎn)生感生電動勢。兩個載流回路相互激起感生電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象。dtdIMdtd1212121dtdIMdtd2121212互感電動勢 、 互感系數(shù)（H） 12M21M3 渦流檢測中的電磁感應(yīng)交流電路中電壓E與電流I之間關(guān)系為： ZIE

7、式中，Z線圈阻抗 （ ）E外接電源電壓（V） 二 渦流如把一塊金屬導(dǎo)體放在變化著的磁場中，由于金屬導(dǎo)體會不斷切割磁力線，從而在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。同時，在導(dǎo)體內(nèi)形成一個自成閉合回路，其形狀象水中旋渦的電流，這個電流就叫做渦流或渦電流。又叫做付科（Foucault）電流。 渦流的產(chǎn)生趨膚效應(yīng)和滲透深度直流電在導(dǎo)體內(nèi)流過時，它在導(dǎo)體橫截面上的電流密度分布基本上是均勻的。但當交流電在導(dǎo)體中流動時，它在導(dǎo)體橫截面上的電流分布很不均勻。表面層電流密度最大。越進入導(dǎo)體中心其電流分布隨著距表面的深度增加而衰減，此現(xiàn)象即為交流電的趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)的大小以滲透深度來描述即電流密度減少到表面電流密度的%3

8、71e時的深度。f121滲透深度與頻率f的平方根成反比。渦流檢測的試驗基礎(chǔ) 將兩個線圈固定在一起。在線圈上輸入交流電流，在線圈上接一個電壓表，同時把這兩個線圈放在金屬塊上面。 線圈將激勵出一個交變磁場。如果線圈、線圈和金屬塊靠的很近，以至于線圈所激勵的磁場對線圈和金屬塊都有感應(yīng)，那么在金屬塊中就會產(chǎn)生出渦流，而線圈中的電壓表也相應(yīng)地有一個讀數(shù)。線圈是供激勵磁場用的稱為激勵線圈；而線圈是供測量用的稱為測試線圈。結(jié)論：結(jié)論：F電壓表的讀數(shù)會隨金屬材料的導(dǎo)電率或?qū)Т怕实淖兓l(fā)生相應(yīng)的改變。F電壓表的讀數(shù)會隨金屬材料的尺寸或厚度的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變。F電壓表的讀數(shù)會隨線圈與金屬材料之間的距離的變化

9、而發(fā)生相應(yīng)的改變。渦流檢測中的幾種效應(yīng)渦流檢測中的幾種效應(yīng)F電壓表讀數(shù)隨金屬材料導(dǎo)電率或?qū)Т怕实淖兓l(fā)生相應(yīng)改變的現(xiàn)象，在渦流檢測中我們稱為導(dǎo)電率效應(yīng)或?qū)Т怕市?yīng)。應(yīng)用這個效應(yīng)我們就可以用渦流法來測定各種金屬材料的導(dǎo)電率或?qū)Т怕剩部梢詰?yīng)用這個效應(yīng)來進行金屬材料的分選。 F電壓表讀數(shù)隨金屬材料的尺寸或厚度的變化而改變的現(xiàn)象，在渦流檢測中我們稱為尺寸效應(yīng)。應(yīng)用這個效應(yīng)我們就可以用渦流檢測法來測定金屬薄板的厚度，以及測定金屬棒材的直徑。 F電壓表讀數(shù)隨線圈與金屬塊之間距離的變化而改變的現(xiàn)象，在渦流檢測中我們稱為“提離”效應(yīng)。應(yīng)用這個效應(yīng)，我們就可以用渦流檢測法來測定金屬材料表面上的絕緣層的厚度。

10、 F渦流探傷法主要是用于檢查金屬表面或近表面上的裂紋等缺陷。由于被檢零件一旦發(fā)生了裂紋等缺陷，那么在零件的缺陷處不僅導(dǎo)電率或磁導(dǎo)率發(fā)生了變化，而且零件的尺寸也發(fā)生了相應(yīng)的變化。所以渦流探傷法既應(yīng)用了導(dǎo)電率或?qū)Т怕市?yīng)，也應(yīng)用了尺寸效應(yīng)。 第三節(jié) 渦流阻抗分析法 阻抗分析法是以分析渦流效應(yīng)引起線圈阻抗的變化及其相位變化之間的密切關(guān)系為基礎(chǔ)，從而鑒別各影響因素效應(yīng)的一種分析方法。 電壓的變化和阻抗的變化之間有著相似的規(guī)律。在渦流檢測中為了確定受檢試件性能影響而產(chǎn)生的渦流的變化，可以用檢測線圈的電壓效應(yīng)來測定，也可以用檢測線圈的阻抗變化來測定。一 線圈的阻抗和阻抗歸一化1 線圈的阻抗 用檢測線圈的阻

11、抗變化來測定受檢試件性能影響而產(chǎn)生的渦流的變化。 線圈自身的阻抗 一個線圈并不是一個純電感，而是需用電阻、電感、電容組合而成的等效電路來表示。線圈的等效電路線圈自身的復(fù)阻抗：LjRZ耦合線圈的阻抗111111jXRLjRZ表示檢測線圈的自阻抗，即線圈空載阻抗，11LX為空載的感抗。222222jXRLjRZ表示渦流環(huán)的自阻抗，22LX為渦流環(huán)的感抗。MjjXZM12表示檢測線圈與渦流環(huán)的耦合阻抗，MXM稱為耦合電抗。反射阻抗與視在阻抗11jXRZ反射阻抗：表示被測導(dǎo)體上的渦流場對檢測線圈的影響。視在阻抗：jXRZZZ1111檢測線圈的視在阻抗是自阻抗與反射阻抗之和。2 阻抗圖22122121)

12、21()211 ()(KXKXXRR視在電抗視在電阻3 阻抗的歸一化 經(jīng)過歸一化處理后的電阻和電抗都是無量綱的量，并且都恒小于1。歸一化阻抗圖的特點： （1）它消除了原邊線圈電阻和電感的影響，具有通用性。 （2）阻抗圖的曲線簇以一系列影響阻抗的因素作為參量。 （3）阻抗圖形定量地表示出各影響阻抗因素的效應(yīng)大小和方向。 （4）對于各種類型的工件和檢測線圈，有各自對應(yīng)的阻抗圖。二 有效磁導(dǎo)率和特征頻率eff1 有效磁導(dǎo)率)()(101kajjkajjjkaeffka)(0kajj)(1kajj)(kaj式中交變磁場H0的角頻率；圓柱體試件的磁導(dǎo)率；圓柱體試件的電導(dǎo)率；零階貝賽爾函數(shù)；一階貝賽爾函數(shù)

13、；貝賽爾函數(shù)的變量。圓柱體試件的半徑；2 特征頻率 特征頻率是工件的固有特性，取決于工件的電磁特性的幾何尺寸。 有效磁導(dǎo)率中貝賽爾函數(shù)的虛部的模為1對應(yīng)的頻率稱為特征頻率： 221afg電導(dǎo)率（S/m）相對磁導(dǎo)率（H/m）a半徑（m）25066dfg 常用工程單位制中，非鐵磁性材料的特征頻率：電導(dǎo)率，)/(2mmmd直徑，cm渦流檢測中，一般來說，試驗頻率f總是大于材料特征頻率fg的。gffka 求特征頻率的諾模圖在一定頻率比 gff /時，被檢測的圓柱體不論直徑大小，其渦流密度和場強的幾何分布均相似，也就是兩個大小不同的被檢物體，如果頻率比相同，則有效磁導(dǎo)率及圓柱體內(nèi)的渦流場強和渦流密度的幾

14、何分布也相同。這就是渦流試驗的相似定律。其相似條件為： 2222221111dfdfrr四 復(fù)阻抗平面圖1 線圈的感應(yīng)電動勢與阻抗螺線管空載時，單位長度上的阻抗為：)(22022020000abnjanjnHIUZeffr單位長度上的歸一化阻抗為：effrZZ102 復(fù)阻抗（復(fù)電壓）平面圖11，r時，有effUUZZ00實effiUULL00虛effrUULR00如果通過匝數(shù)為N檢測線圈（次級線圈）與激勵線圈（初級線圈）的磁通相同，則檢測線圈的感應(yīng)電壓為：)1 (42)1 (2000effreffrdHfNUUf激勵頻率（Hz）n檢測線圈匝數(shù)d檢測線圈直徑（cm）0H激勵磁場強度（A/m）五

15、含圓柱體穿過式線圈的阻抗分析線圈歸一化的阻抗（簡稱線圈阻抗）或復(fù)電壓可以表示為一個特性函數(shù)： effr1特性函數(shù)反映了線圈阻抗（或復(fù)電壓）受試件的影響，因而取決于試件的性質(zhì)，即包括了試件中各種對線圈阻抗有影響的基本因素。線圈阻抗的主要影響因素： 電導(dǎo)率 磁導(dǎo)率 試件的幾何尺寸 缺陷 試驗頻率 放置式渦流探頭根據(jù)用途、結(jié)構(gòu)和形狀的不同，有各種類型和名稱，如大餅式探頭、平面探頭、彈簧探頭、筆式探頭等。 六 放置式探頭阻抗分析1 影響阻抗變化的主要參數(shù)工件電導(dǎo)率對阻抗圖的影響：隨著電阻率的增加，阻抗值沿著阻抗曲線向上移動。提離效應(yīng)對阻抗圖的影響：應(yīng)用點式線圈檢測時，線圈與工件之間的距離變化，會引起檢

16、測線圈阻抗變化，這種距離影響稱為提離效應(yīng)。小的提離會產(chǎn)生大的阻抗變化。磁導(dǎo)率對阻抗圖的影響：非鐵磁性材料相對磁導(dǎo)率接近于1為一常數(shù)，不影響阻抗。但鐵磁性材料的相對磁導(dǎo)率遠大于1，對阻抗影響顯著。試驗頻率對阻抗的影響：頻率和電導(dǎo)率效應(yīng)在阻抗圖上的影響是一致的。頻率比一般取 40/10gff工件厚度對阻抗圖的影響：當工件變薄時，線圈電阻分量增加，電抗分量也增加，阻抗值沿著曲線向上移動。說明任何引起渦流流動電阻增加的因素，將使得阻抗值沿著阻抗曲線向上移動，直到探頭阻抗趨向于線圈在空氣中的阻抗，即1/0XXL探頭直徑對阻抗圖的影響：線圈直徑增加，阻抗值沿著曲線向下移動，類似于頻率的增加。這是由于線圈直

17、徑增加，增加了工件中的磁通密度，也增大了渦流值，這相當于電阻率的減小。2 實驗阻抗圖和計算機模擬阻抗圖的比較 用計算機模擬計算作出的阻抗圖，可通過實驗進行校正。實線表示頻率不變，探頭從不同材料的表面提離到無窮遠處所得到的電壓軌跡。虛線連接各實線的端點，表示電阻率變化的曲線和前面所述曲線比較相似。 3 特征參數(shù) 將頻率、探頭直徑和工件參數(shù)結(jié)合在一起以構(gòu)成一個特征參數(shù)：rrPc2r線圈的平均半徑 角頻率 相對磁導(dǎo)率 r電導(dǎo)率 4 相位（1）1LLRarctan1電壓矢量和橫軸之間的夾角。 （2）1當探頭移過缺陷時，歸一化電壓量的相位變化。 （3）2感應(yīng)電壓和激勵電壓之間的相位。 （4）2當探頭移過

18、缺陷時，感應(yīng)電壓的相位變化。 （5）3缺陷和提離電壓信號之間的相位差。 （6）渦流的相位滯后，即深度為X處的渦流相位和表面渦流相位差 /x（7）4相位旋鈕，可將整個阻抗平面進行旋轉(zhuǎn)。 （8）5在電感電壓和電流之間的相位， o590第四節(jié) 渦流檢測設(shè)備渦流檢測設(shè)備的發(fā)展：第一代：以分立元件為主構(gòu)成的渦流儀，它僅顯示相關(guān)信號的一維信息。第二代：以電腦為主體的、采用渦流阻抗平面分析技術(shù)的多功能渦流儀，它能把渦流信號的幅度、相位信息實時顯示在屏幕上，并具有分析、儲存、打印等功能。第三代：以多頻渦流技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化儀器，它除有第二代渦流儀的所有性能外，能在檢測過程中抑制某些干擾噪聲，提高檢測的可靠性并

19、拓寬其應(yīng)用范圍。第四代：數(shù)字電子技術(shù)、頻譜分析技術(shù)及圖像處理技術(shù)有機結(jié)合的一種智能多頻渦流儀器。一 渦流傳感器渦流傳感器、渦流探頭、渦流檢測線圈幾種線圈形式的示意圖1 基本結(jié)構(gòu)：由激勵繞組、檢測繞組及其支架和外殼組成。有些還有磁芯、磁飽和器件等。EEC-37RFTF 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 F 檢取所需信號的功能，即檢測獲取工件質(zhì)量情況的信號并把信號送給儀器分析評價F 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2 功能：3 渦流傳感器的分類按檢測線圈輸出信號的不同分類參量式線圈(自感式線圈)：輸出的信號是線圈阻抗的變化。變壓

20、器式線圈(互感式線圈)：輸出線圈上的感應(yīng)電壓信號。 按檢測線圈和工件的相對位置分類外穿過式線圈內(nèi)通過式線圈放置式(點式) 線圈按線圈的繞制方式分類 絕對式：只有一個檢測線圈工作的方式。用標準試件放入線圈，調(diào)整儀器，使信號輸出為零，再將被試工件放入線圈，根據(jù)有無輸出來判別。 優(yōu)點：對材料性能或形狀的突變或緩慢變化均能作出反應(yīng)；混合信號較易區(qū)分出來；能顯示缺陷的整個長度。缺點：溫度不穩(wěn)定時易發(fā)生漂移；對探頭的顫動比差動式敏感。 差動式：使用兩個線圈進行反接的方式。差動式按試件的放置形式不同又有標準比較式和自比較式兩種。 標準比較式自比較式標準比較式采用兩個檢測線圈反向聯(lián)接成為差動形式，一個線圈中放

21、置標準試件，另一個線圈中放置被檢試件。自比較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。 優(yōu)點：不會因溫度不穩(wěn)定而引起漂移；對探頭顫動的敏感度比絕對式低。缺點：對平緩變化不敏感，即長而平緩的缺陷可能漏檢；只能探出長缺陷的終點和始點；可能產(chǎn)生難以解釋的信號。二 渦流檢測儀器原理框圖：1 渦流檢測儀器分類渦流導(dǎo)電儀 渦流導(dǎo)電儀是以測試金屬及其合金中的電導(dǎo)率為目的的一種渦流儀。 渦流導(dǎo)電儀的靈敏度用電導(dǎo)率的變化引起電橋輸出電壓的變化來衡量。通常用每單位電導(dǎo)率變化所對應(yīng)的阻抗變化值來表示測量靈敏度S： ZS為試件電導(dǎo)率的變化量，與其對應(yīng)的線圈阻抗的變化量為 Z渦流測厚

22、儀試件性能和試驗頻率一定，通過對阻抗特性變化的測量，便可以得出線圈和試件表面間的間隙大小。這就是利用提離效應(yīng)測厚的基本原理。渦流測厚法的另一種用途是用于測定金屬板的厚度。線圈的視在阻抗要隨金屬薄板厚度的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化。這種現(xiàn)象稱為“厚度”效應(yīng)。國產(chǎn)7503渦流測厚儀技術(shù)性能：測量頻率：2.5MHz適用范圍：銅、鋁及其合金測厚范圍： 0100 ； 030測量精度：分度端值的0.3mm功率消耗：1號1.5V干電池8節(jié)， 可工作150200小時適用溫度：10+55外形尺寸：250175135mm3重 量：約4kg工作原理：由振蕩器產(chǎn)生的高頻電流通過激勵線圈L1，并在磁環(huán)切縫處產(chǎn)生出泄漏磁場。當

23、磁環(huán)靠近非磁性金屬材料時，金屬中將會感生出渦流。由于渦流的反磁場會使泄漏磁場減弱，而渦流的大小會隨絕緣層厚度的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使測試線圈L2的阻抗特性發(fā)生變化。這種變化信號通過檢波后再由指示器顯示出來。把線圈放在空中時，因沒有渦流影響指示值最大；當線圈放在金屬的表面上時指示值降為最小，因這時的渦流影響最大；如果金屬表面有覆蓋的絕緣層時，指示器上的示值會隨絕緣層厚度的不同而異。因此，根據(jù)指示器上示值的大小可測出絕緣層的厚度。渦流探傷儀被測試件中缺陷的存在會改變試件內(nèi)渦電流的分布狀態(tài)，從而使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化。因此可利用渦流探傷儀來探測試件表面的缺陷。渦流探傷中最常用的有穿過式渦流儀

24、和探針式渦流儀兩種類型的儀器。G 相位分析法：裂紋效應(yīng)的方向和其他因素引起的阻抗變化的方向是不相同的，也就是說，由缺陷產(chǎn)生的信號的軌跡和干擾因素產(chǎn)生的信號的軌跡通常在相位上是不同的。利用這種相位上的差異，選擇適當相位來抑制干擾因素影響的方法稱為相位分析法。 A 頻率分析法：在自動探傷時，試件直徑的變化以及試件成分的不均勻?qū)钫袷幮盘柶鸬皖l調(diào)制的作用，而短促的缺陷信號則產(chǎn)生高頻調(diào)制。因此可采用適當?shù)臑V波器，濾去因試件直徑變化或成分不均勻產(chǎn)生的低頻干擾信號，而讓具有高頻性質(zhì)的缺陷信號通過，這種抑制干擾的方法稱為頻率分析法。B 振幅分析法：利用輸出的缺陷信號與干擾信號在振幅上的差別來抑制干擾。通常

25、經(jīng)過相位分析和頻率分析之后的輸出信號除比較尖銳的缺陷信號外，往往還帶有電路噪聲引起的干擾雜波，如果采取措施把某個基準電平以下的干擾雜波消除，則可大大提高被撿信號的信躁比。這種消除干擾的方法稱為振幅分析法，這個特定的電平稱為抑制電平。 2 渦流檢測儀器的基本結(jié)構(gòu)渦流探傷儀的基本原理： 信號發(fā)生器產(chǎn)生交變電流供給檢測線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場并在工件中感生渦流，渦流受到工件性能的影響并反過來使線圈阻抗發(fā)生變化，然后通過信號撿出線圈阻抗的變化；檢測過程包括信號拾取、信號放大、信號處理、消除干擾和顯示檢測結(jié)果。 穿過式渦流探傷儀基本結(jié)構(gòu)模式圖探針式渦流探傷儀基本結(jié)構(gòu)圖3 渦流檢測儀器的基本電路振蕩器 振蕩

26、器是產(chǎn)生一個交變電流，頻率一般為100至幾千赫茲，固定頻率、分段可調(diào)或連續(xù)可調(diào)。由于線圈的激勵需要與一定的功率和一定的阻抗相匹配，一般在振蕩器后還接有功率放大器。電橋 大多數(shù)渦流探傷儀器采用交流電橋來測量線圈之間或者線圈和參考線圈之間的微小阻抗變化。4321ZZZZ 根據(jù)電橋平衡理論，要使電橋達到平衡，即兩點之間的電位差為零，必須滿足： 探頭線圈與一個電容并聯(lián)，工件頻率接近于諧振。當探頭放置到工件上時，電表指示出不平衡電壓并通過電位器R1調(diào)節(jié)電橋至平衡。渦流探傷儀電橋電路放大器 放大器用于放大微弱的輸入信號，提高檢測靈敏度。一個較好的渦流探傷儀器，放大器增益為80dB左右。 渦流探傷儀器根據(jù)用

27、途不同可采用各種形式的放大電路。移相器 將某一給定電壓矢量旋轉(zhuǎn)一個固定角度的裝置稱為移相器。為了選擇任意的相角，移相器最好能進行360o移相而且保持輸出幅度不變。 相敏檢波器 相敏檢波放大器原理分析相敏檢波器原理分析相敏檢波電路實例 只要選擇控制信號和干擾信號相差90o進行檢波，就能在輸出信號中消除干擾信號而保留有用信號。 濾波器 將電阻和電容換一個位置，即變成一個低通濾波器。 只通過高頻信號，阻止低頻信號的濾波器稱為高通濾波器。 采用頻率調(diào)制分析法，使具有傷痕的調(diào)制頻率的信號通過，而抑制掉干擾噪聲信號。幅度鑒別器 用振幅鑒別電路，將幅度較小的干擾噪聲信號抑制掉。抑制前抑制后相位旋轉(zhuǎn)電路 坐標

28、旋轉(zhuǎn)電路原理圖坐標旋轉(zhuǎn)圖示顯示器和記錄裝置 顯示器是用來顯示經(jīng)過放大和處理后的檢測信號，提供檢測結(jié)果 。指針式電表：指針式電表體積小、重量輕，只需輸入一個微小的信號就能驅(qū)動電表的指針偏轉(zhuǎn)，不需要復(fù)雜的輔助電路，因而在便攜式的小型渦流檢測儀器中得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字顯示器：由于渦流檢測線圈拾取的信號與試件的待檢因素之間是非線性關(guān)系，用指針式電表往往需要利用非線性的指示刻度來顯示檢測結(jié)果。 示波器：在渦流檢測儀器中普遍采用的一種顯示部件，其顯示方式有橢圓顯示、正弦波顯示和矢量點顯示三種方式。 記錄裝置：檢測時，需要將檢測結(jié)果記錄下來，然后進行分析判斷。根據(jù)檢測設(shè)備不同，對記錄儀的要求也不一樣。報

29、警器：當探測到大于標準傷痕的時候，能使傳動機構(gòu)停車并發(fā)出警報（燈亮和響聲）。電源：供給各單元電路所需要的電源電壓。4 檢測設(shè)備智能化 管理系統(tǒng) 智能分析系統(tǒng) 自學(xué)習(xí)系統(tǒng) 檢測系統(tǒng) 幫助系統(tǒng) 知識庫渦流技術(shù)智能化的特點：增強抗干擾能力，提高信躁比。檢測精度高、速度快。客觀、全面地采集、存儲和分析數(shù)據(jù)。記錄和存檔。可編程性。數(shù)控操作。外穿過式/平面式探頭袖珍式渦流探傷儀涂層測厚儀內(nèi)通過式探頭LOCATOR2S英國Hocking NDT Ltd公司產(chǎn)品LOCATOR2S單通道單頻的手持式渦流檢測儀易學(xué)的菜單系統(tǒng)可與外部計算機相連以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置安息據(jù)傳輸和打印控制。檢測伯質(zhì)及非鐵質(zhì)材料的表面缺陷使用H

30、ocking WeldScan（焊縫掃查）探頭進行焊縫檢測；材料分選等工作頻率：100-10MHz，分為47步可調(diào)輸 出：標準RS232接口，5路Lemo 美國圣特爾(Centurion)無損檢測儀器公司采用先進的微處理器集成電路設(shè)計而成的便攜式多用途渦流檢測儀，可改變測試頻率，操作簡便。 ED-1100采用大屏幕阻抗平面顯示，能夠?qū)Υ判院头谴判圆牧线M行表面和近表面探傷，以及材料的導(dǎo)電性、硬度、合金類型、熱處理狀態(tài)等物理和電磁性能檢測。 ED-1100廣泛應(yīng)用于飛機的機輪、壓桿、螺旋槳葉、軸轂和引擎部件，以及汽車制動器、傳動軸、發(fā)動機部件、方向控制器及底盤組件的檢測，也可以材料的疲勞研究、保養(yǎng)

31、和質(zhì)量控制。主要特性：主要特性： 6 6”大屏幕液晶顯示；先進可靠的微處理器電路設(shè)計；頻率范圍：大屏幕液晶顯示；先進可靠的微處理器電路設(shè)計；頻率范圍：500Hz500Hz6MHz6MHz；鋁合金手提箱可用于惡劣環(huán)境；探頭激勵連續(xù)可調(diào)并帶有過載；鋁合金手提箱可用于惡劣環(huán)境；探頭激勵連續(xù)可調(diào)并帶有過載指示；全便攜式設(shè)計，重量僅為指示；全便攜式設(shè)計，重量僅為16.5Kg16.5Kg；多種探頭可選：絕對式探頭、差動式；多種探頭可選：絕對式探頭、差動式探頭、反射式探頭等，可與現(xiàn)有設(shè)備兼容；含可充電電池、電源、探頭及操作探頭、反射式探頭等，可與現(xiàn)有設(shè)備兼容；含可充電電池、電源、探頭及操作手冊；可拆卸的鋼質(zhì)

32、翻蓋可容納附件包；電池可連續(xù)使用手冊；可拆卸的鋼質(zhì)翻蓋可容納附件包；電池可連續(xù)使用1212小時以上；底部支小時以上；底部支架可支撐設(shè)備以改變視角架可支撐設(shè)備以改變視角ED-1100SMART-97智能便攜式渦流探傷儀Super-checkerEW-1超級渦流探傷儀YY11渦流探傷儀工作原理圖WT5渦流探傷儀電路原理圖WT5A型渦流探傷儀面板圖部分穿過式渦流探傷儀部分探針式渦流探傷儀三 渦流檢測參考試件 渦流檢測法從某種意義上講，屬于一種比較的方法。即通過比較找出差異，再通過差異來進行判斷。要比較就必須有比較的依據(jù)，渦流檢測中的比較依據(jù)就是參考試件。 1 參考試件的用途 F用于標定渦流檢測儀器F

33、用作探傷試驗的驗收標準F用于渦流檢測設(shè)備性能的檢查2 參考試件的種類F自然缺陷參考試件F人工缺陷參考試件3 參考試件的制作材料選擇選擇標準：材料成分和熱處理狀態(tài)與被檢試件相同；尺寸、類型、牌號與被檢試件一致；加工工藝、程序、表面粗糙度與被檢試件相同；由成型、變曲和其他冷作加工所引起的殘余應(yīng)力的大小應(yīng)與被檢試件接近。人工缺陷：在參考試件上按一定規(guī)格加工的缺陷。選擇和制作人工缺陷的標準：容易制作，通常采用便于加工的鉆孔、切槽、刻痕作為人工缺陷；與被檢缺陷的種類相似；必須嚴格按尺寸制作，且不允許產(chǎn)生幾何變形，不留殘余應(yīng)力；與被檢缺陷的位置相似；應(yīng)盡可能讓渦流儀在人工缺陷上的輸出信號和自然缺陷相似。

34、人工缺陷的加工：通常有機械加工、腐蝕加工、電火花加工三種方法。機械加工一般是用精密機床，加工方便，但對微小缺陷難以保證且成品率低。化學(xué)腐蝕的方法是根據(jù)腐蝕時間的長短來控制人工傷的深淺，這對于精度和粗糙度都難以達到。電火花加工法能適應(yīng)各種缺陷形狀的加工，同時又不受材料的限制，應(yīng)用最多。4 參考試件的使用方法和注意事項（1）需將儀器預(yù)熱后才用參考試件標定儀器，在試驗中間要求定期使用參考試件對儀器進行核對。（2）用同種型號的渦流儀作同種產(chǎn)品的渦流檢測時，需用參考試件逐臺標定儀器。（3）在試驗中途如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象或誤動了儀器的旋鈕時，要求用參考試件對儀器進行重新標定。（4）對“標準比較式”線圈中的參考試

35、件，因長期處在感應(yīng)電流之中，溫度會升高，因此，標定儀器應(yīng)在溫度穩(wěn)定之后進行。四 渦流探傷儀綜合指標的測定 這里所指的渦流探傷儀的性能指標，是探頭和儀器得到良好匹配基礎(chǔ)上的、探頭和儀器的綜合性能指標。 探針式渦流探傷儀和穿過式渦流探傷儀的用途不同，它們的綜合性能也有較大的差異。1 探針式渦流探傷儀的綜合性能指標及測定綜合指標探測靈敏度：儀器能夠檢查出最小缺陷的能力。分辨率：儀器能夠區(qū)分兩個最近的缺陷之間的最小距離。邊緣效應(yīng)：當探頭從試件的中間部位移動到試件的邊緣時，電表示值變化的探頭中心點到試件邊緣的距離。間隙效應(yīng)：探頭放在無絕緣層試件表面上時的電表示值和探頭放在有約一張紙厚的絕緣層試件表面上時

36、電表示值的差值。指示線性：儀器對同一寬度而不同深度的人工槽電表示值的線性度。穩(wěn)定性：開機5min以后，電表示值隨時間的漂移值。測定方法探測靈敏度的測定分辨率的測定邊緣效應(yīng)的測定間隙效應(yīng)的測定指示線性的測定穩(wěn)定性的測定2 穿過式渦流探傷儀的綜合性能指標及測定 綜合指標探測靈敏度：儀器能檢測出最小缺陷的尺寸，這個指標一般用信躁比來表示，這里也包括對各種傷型的檢測能力。靈敏度余量：儀器的總增益量與檢出標準傷時儀器增益量之差。分辨率：儀器能區(qū)分的兩個最接近的缺陷之間的距離。端頭效應(yīng)：儀器在管棒材的頭尾不能確定有無缺陷的長度。漏檢率、漏報率：儀器漏檢、漏報標準傷的可能性。短時重復(fù)性：儀器在短時間內(nèi)，對同

37、一標準傷檢測信號的重復(fù)性。長時重復(fù)性：儀器在長時間內(nèi)對同一標準傷檢測信號的重復(fù)性。誤檢率、誤報率：儀器誤檢、誤報的可能性。間距特性：探頭線圈離開試件不同距離時，設(shè)備對同樣傷的檢測能力。測定方法探測靈敏度的測定分辨率的測定靈敏度余量的測定端頭效應(yīng)的測定漏檢率、漏報率的測定誤檢率、誤報率的測定短時重復(fù)性的測定長時重復(fù)性的測定間距特性的測定 第五節(jié) 渦流檢測方法一 檢測規(guī)范 檢測前必須對每一具體的檢測根據(jù)其檢測的種類、目的和要求，就檢測方法、儀器設(shè)備、檢測條件及驗收標準等一系列與檢測有關(guān)的細則作出明確的規(guī)定。這種細則的擬定稱為規(guī)范的制定。 項目和內(nèi)容：檢測目的：探傷、材質(zhì)鑒別、測厚試件：名稱、材料、

38、材料規(guī)格以及數(shù)量等驗收標準：或試驗要求檢測裝置：儀器、線圈、附加裝置等檢測條件：如檢測時要求的檢測頻率、靈敏度、檢測速度及試件的表面粗糙度等標準試件或?qū)Ρ仍嚰喝鐧z測時對比試件的材料、形狀、尺寸以及人工缺陷的種類、尺寸和加工方法等檢測所要求的記錄內(nèi)容，檢測人員的資格等二 檢測準備1 檢測方法和設(shè)備的選擇檢測目的；檢測材質(zhì)；試件的形狀、大小及數(shù)量；檢測參數(shù)及其大小。2 線圈的選擇試件的形狀和大小；線圈的參數(shù)及拾取信號的方式必須與儀器適配；檢測時要適合于被檢缺陷。3 檢測條件檢測前，必須對黏附在試件上的金屬粉、氧化皮、油脂等進行清除，否則這些黏附物干擾儀器的檢測信號，影響檢測結(jié)果尤其是非鐵磁性材料

39、試件上的磁性黏附物，對檢測的影響很嚴重。4 對比試件的準備對比試件（標準試件）作為調(diào)節(jié)檢測儀器和判廢標準的工具，對檢測結(jié)果影響很大，制作時應(yīng)予以重視。5 儀器預(yù)調(diào)在正式檢測前，應(yīng)對儀器進行預(yù)調(diào)，以便能使儀器的性能趨于穩(wěn)定，保證檢測結(jié)果的可靠性和良好的重復(fù)性。6 附加裝置的調(diào)整配備有進給裝置的自動檢測儀，為了減少管棒材試件通過線圈時的偏心和振動，需要調(diào)節(jié)進給裝置的滾輪高度和動作機構(gòu)。 三 檢測條件的選擇1 檢測頻率的選擇選擇依據(jù)：F趨膚效應(yīng)（滲透深度）和檢測靈敏度F檢測因素的阻抗特性2 平衡回路的調(diào)節(jié)平衡回路的調(diào)節(jié)是指在采用對比試樣的無缺陷部位（或標準試件）進行檢測時，對平衡回路進行的調(diào)節(jié)。以使

40、在檢測空載或?qū)o缺陷試件檢測時，檢測線圈的輸出信號為零。3 靈敏度的選擇對于測量儀器，如果被測量變化很小的 值，儀表讀數(shù)變化 ，則 與 的比值稱為該儀表的靈敏度，以符號S表示，即 XXaaXaS靈敏度的確定與檢測要求及使用的儀器有關(guān)。4 相位的設(shè)定相位是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。一般應(yīng)選取能夠最有效地檢出對比試件中人工缺陷的相位角。 5 濾波器的設(shè)定指在用對比試件進行檢測時，人工缺陷以最大信躁比被檢出時濾波器的中心頻率和頻帶寬度的設(shè)定。 6 抑制器的設(shè)定是指從顯示或記錄儀器中消除低電平噪聲的調(diào)節(jié)。7 其他附加裝置的調(diào)節(jié)記錄儀、缺陷標志器、磁飽和裝置四 檢測結(jié)果及其處理1 檢測結(jié)果的再檢測當檢測的準備工作就緒，檢測條件選擇合適之后，便可以對試件做正式檢測，然后對檢測結(jié)果進行分析、處理。 2 退磁試件在檢測中如果經(jīng)過磁飽和處理，是否退磁需根據(jù)情況決定。 必須進行退磁的幾種情況：F剩磁在試件的后續(xù)加工中，有