第三章渦流檢測

1、第三章第三章 渦流檢測技術(shù)渦流檢測技術(shù) 利用電磁感應(yīng)原理，通過利用電磁感應(yīng)原理，通過測定測定被檢工被檢工件內(nèi)感生件內(nèi)感生渦流渦流的變化來無損地評定導(dǎo)電材的變化來無損地評定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測方法。稱為損檢測方法。稱為渦流檢測渦流檢測。 渦流檢測只能用于導(dǎo)電材料的檢測。渦流檢測只能用于導(dǎo)電材料的檢測。對管、棒和線材等型材有很高的檢測效率。對管、棒和線材等型材有很高的檢測效率。3.13.1渦流檢測的基本原理渦流檢測的基本原理一、渦流檢測的基本原理一、渦流檢測的基本原理 當(dāng)載有交變電流的檢測線圈當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近靠近導(dǎo)電工件導(dǎo)

2、電工件時，由于線圈磁場時，由于線圈磁場的作用，工件中將會感生出渦流的作用，工件中將會感生出渦流（其大小等參數(shù)與工件中的缺陷（其大小等參數(shù)與工件中的缺陷等有關(guān)），而渦流產(chǎn)生的反作用等有關(guān)），而渦流產(chǎn)生的反作用磁場又將使檢測線圈的阻抗發(fā)生磁場又將使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化。因此，在工件形狀尺寸及變化。因此，在工件形狀尺寸及探測距離等固定的條件下，通過探測距離等固定的條件下，通過測定探測線圈阻抗的變化，可以測定探測線圈阻抗的變化，可以判斷被測工件有無缺陷存在。判斷被測工件有無缺陷存在。 二、渦流檢測的特點(diǎn)二、渦流檢測的特點(diǎn)1 1、用途與影響渦流特性的因素、用途與影響渦流特性的因素1.1.探傷：缺陷形狀

3、、尺寸和位置探傷：缺陷形狀、尺寸和位置2.2.材質(zhì)分選：電導(dǎo)率材質(zhì)分選：電導(dǎo)率3.3.測厚：檢測距離和薄板厚度測厚：檢測距離和薄板厚度4.4.尺寸檢測：工件的尺寸和形狀尺寸檢測：工件的尺寸和形狀5.5.物理量測量（徑向振幅、軸向位移及運(yùn)動軌跡的物理量測量（徑向振幅、軸向位移及運(yùn)動軌跡的測量）：工件與檢測線圈間的距離測量）：工件與檢測線圈間的距離2 2、 特點(diǎn)特點(diǎn)1.1.對導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的檢測靈敏度較高；對導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的檢測靈敏度較高；2.2.檢測線圈不必與被檢材料或工件緊密接觸，不需耦檢測線圈不必與被檢材料或工件緊密接觸，不需耦合劑，檢測過程不影響被檢材料的性能；合劑，檢

4、測過程不影響被檢材料的性能；3.3.應(yīng)用范圍廣，對影響感生渦流特性的各種物理和工應(yīng)用范圍廣，對影響感生渦流特性的各種物理和工藝因素均能實(shí)施監(jiān)測；藝因素均能實(shí)施監(jiān)測；4.4.在一定條件下，能反映有關(guān)裂紋深度的信息；在一定條件下，能反映有關(guān)裂紋深度的信息；5.5.可在高溫、薄壁管、細(xì)線、零件內(nèi)孔表面等其它檢可在高溫、薄壁管、細(xì)線、零件內(nèi)孔表面等其它檢測方法不適應(yīng)的場合實(shí)施監(jiān)測；測方法不適應(yīng)的場合實(shí)施監(jiān)測；6.6.檢測形狀復(fù)雜零件，效率低；難于區(qū)分缺陷的種類檢測形狀復(fù)雜零件，效率低；難于區(qū)分缺陷的種類和大小。和大小。三、渦流的趨膚效應(yīng)和滲透深度三、渦流的趨膚效應(yīng)和滲透深度1 1. .趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)

5、 感應(yīng)出的渦流集中在靠近激勵線圈的材料表面附感應(yīng)出的渦流集中在靠近激勵線圈的材料表面附近的現(xiàn)象。渦流密度隨著距離表面的距離增加而減近的現(xiàn)象。渦流密度隨著距離表面的距離增加而減小。小。2.2.滲透深度滲透深度 趨膚效應(yīng)的存在，使交變電流激勵磁場的強(qiáng)度及趨膚效應(yīng)的存在，使交變電流激勵磁場的強(qiáng)度及感生渦流的密度，從被檢材料的表面到其內(nèi)部按指感生渦流的密度，從被檢材料的表面到其內(nèi)部按指數(shù)分布規(guī)律遞減。將渦流密度衰減為其表面密度的數(shù)分布規(guī)律遞減。將渦流密度衰減為其表面密度的1/e1/e（36.8%）時對應(yīng)的深度定義為：）時對應(yīng)的深度定義為：503:;:;:; :rrhfhf 滲透深度(m)電流頻率(Hz

6、)材料相對磁導(dǎo)率電導(dǎo)率(S/m)幾種不同材料的標(biāo)準(zhǔn)透入深度與頻率的關(guān)系 四、電磁感應(yīng)現(xiàn)象四、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.1.電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 當(dāng)穿過閉合導(dǎo)電回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，當(dāng)穿過閉合導(dǎo)電回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象?；鼗芈分芯蜁a(chǎn)生感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象?；芈分挟a(chǎn)生的感應(yīng)電動勢路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EiEi等于所包圍面積中磁通量等于所包圍面積中磁通量隨時間隨時間變化的負(fù)值變化的負(fù)值 此負(fù)值表明閉合回路中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場總是阻礙產(chǎn)生此負(fù)值表明閉合回路中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通的變化，這個方程稱為法拉第

7、電磁感應(yīng)定律。感應(yīng)電流的磁通的變化，這個方程稱為法拉第電磁感應(yīng)定律。此方程用于一個繞有此方程用于一個繞有N N匝的線圈，所得感應(yīng)電動勢表示為匝的線圈，所得感應(yīng)電動勢表示為ddiEt ddN-tddiiNENEtt 伏，匝，韋伯，秒2.2.自感應(yīng)自感應(yīng) 當(dāng)線圈中通以交變電流當(dāng)線圈中通以交變電流I I時，其所產(chǎn)生的交變磁通量時，其所產(chǎn)生的交變磁通量也將在本線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，也將在本線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢ELLdIELL-Hdt 自感系數(shù)，單位亨利（ ）3.3.互感應(yīng)互感應(yīng) 當(dāng)兩個線圈相互靠近，線圈中分別流過交變電流當(dāng)兩個線圈

8、相互靠近，線圈中分別流過交變電流I I1 1和和I I2 2的情況下，由線圈的情況下，由線圈1 1中電流中電流I1所引起的變化的磁場通過線圈所引起的變化的磁場通過線圈2 2時會在線圈時會在線圈2 2中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；同樣，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；同樣，線圈2 2中電流中電流I I2 2所引所引起的變化的磁場通過線圈起的變化的磁場通過線圈1 1時會在線圈時會在線圈1 1中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種兩載流線圈相互激起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，這種兩載流線圈相互激起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為互感電動勢。在線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為互感電動勢。在線圈2 2和在線

9、圈和在線圈1 1中中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，在兩線圈形狀、大小、匝數(shù)、相對位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，在兩線圈形狀、大小、匝數(shù)、相對位置及周圍磁介質(zhì)給定的情況下可給出及周圍磁介質(zhì)給定的情況下可給出1212MK=LL12L L耦合系數(shù)，和線圈 和線圈 的自感系數(shù)122112dd,ddIIEMEMMtt 為兩個線圈的互感系數(shù)3.2 渦流檢測的阻抗分析法渦流檢測的阻抗分析法 線圈耦合電路線圈耦合電路 一、一、 檢測線圈的阻抗和阻抗歸一化檢測線圈的阻抗和阻抗歸一化1 1） 檢測線圈的阻抗檢測線圈的阻抗設(shè)通以交變電流的檢測線圈（初級線圈）的自身阻抗為設(shè)通以交變電流的檢測線圈（初級線圈）的自身阻抗為Z0， 其中忽略了

10、容抗，則其中忽略了容抗，則 11110jjLRXRZ（3-1） 當(dāng)初級線圈與次級線圈（被檢對象）相互耦合時，由于互感的當(dāng)初級線圈與次級線圈（被檢對象）相互耦合時，由于互感的作用，閉合的次級線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，而這個電流反過來又作用，閉合的次級線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，而這個電流反過來又會影響初級線圈中的電壓和電流。這種影響可以用次級線圈電路會影響初級線圈中的電壓和電流。這種影響可以用次級線圈電路阻抗通過互感阻抗通過互感M反映到初級線圈電路的折合阻抗來體現(xiàn)，設(shè)折合反映到初級線圈電路的折合阻抗來體現(xiàn)，設(shè)折合阻抗為。阻抗為。 22MMeee22M22222222jjXMXXZRXRXRXRX互感抗（3

11、-2） 將次級線圈的折合阻抗與初級線圈自身的阻抗的和稱為將次級線圈的折合阻抗與初級線圈自身的阻抗的和稱為初級線圈的視在阻抗初級線圈的視在阻抗Zs，即，即 )( jje1e1sssXXRRXRZ（3-3） 式中：式中：Rs為視在電阻；為視在電阻；Xs為視在感抗。為視在感抗。 應(yīng)用視在阻抗的概念，就可認(rèn)為初級線圈電路中電流和電應(yīng)用視在阻抗的概念，就可認(rèn)為初級線圈電路中電流和電壓的變化是由于它的視在阻抗的變化引起的，而據(jù)此就可以得壓的變化是由于它的視在阻抗的變化引起的，而據(jù)此就可以得知次級線圈對初級線圈的效應(yīng)，從而可以推知次級線圈電路中知次級線圈對初級線圈的效應(yīng)，從而可以推知次級線圈電路中阻抗的變化

12、。阻抗的變化。 2 2） 阻抗歸一化阻抗歸一化下圖所示的阻抗平面圖雖然比較直觀，但半圓形曲線在阻下圖所示的阻抗平面圖雖然比較直觀，但半圓形曲線在阻抗平面圖上的位置與初級線圈自身的阻抗以及兩個線圈自身的抗平面圖上的位置與初級線圈自身的阻抗以及兩個線圈自身的電感和互感有關(guān)。另外，半圓的半徑不僅受到上述因素的影響，電感和互感有關(guān)。另外，半圓的半徑不僅受到上述因素的影響，還隨頻率的不同而變化。這樣，如果要對每個阻抗值不同的初還隨頻率的不同而變化。這樣，如果要對每個阻抗值不同的初級線圈的視在阻抗，或?qū)︻l率不同的初級線圈的視在阻抗，級線圈的視在阻抗，或?qū)︻l率不同的初級線圈的視在阻抗， 或?qū)删€圈間耦合系數(shù)

13、不同的初級線圈的視在阻抗作出阻抗平或?qū)删€圈間耦合系數(shù)不同的初級線圈的視在阻抗作出阻抗平面圖時，就會得到半徑不同、位置不一的許多半圓曲線，面圖時，就會得到半徑不同、位置不一的許多半圓曲線， 這這不僅給作圖帶來不便，而且也不便于對不同情況下的曲線進(jìn)行不僅給作圖帶來不便，而且也不便于對不同情況下的曲線進(jìn)行比較。為了消除初級線圈阻抗以及激勵頻率對曲線位置的影響，比較。為了消除初級線圈阻抗以及激勵頻率對曲線位置的影響， 便于對不同情況下的曲線進(jìn)行比較，便于對不同情況下的曲線進(jìn)行比較， 通常要對阻抗進(jìn)行歸一通常要對阻抗進(jìn)行歸一化處理?；幚?。 初級線圈的阻抗平面圖 2 2） 阻抗歸一化阻抗歸一化阻抗平面

14、圖原點(diǎn)坐標(biāo)向右阻抗平面圖原點(diǎn)坐標(biāo)向右平移平移R R1 1距離，然后再用距離，然后再用LL1 1去去除除XsXs和和RsRs坐標(biāo)，使坐標(biāo)，使ZsZs的半圓軌的半圓軌跡的直徑在跡的直徑在XsXs上，軌跡上諸點(diǎn)上，軌跡上諸點(diǎn)的位置則取決于參變量的位置則取決于參變量LL2 2/R/R2 2的實(shí)際取值。的實(shí)際取值。 歸一化后的阻抗平面圖歸一化后的阻抗平面圖 2 有效磁導(dǎo)率和特征頻率有效磁導(dǎo)率和特征頻率1） 有效磁導(dǎo)率有效磁導(dǎo)率在半徑為在半徑為r、磁導(dǎo)率為、磁導(dǎo)率為、電導(dǎo)率為、電導(dǎo)率為的長直圓柱導(dǎo)體上，的長直圓柱導(dǎo)體上， 緊貼密繞一螺線管線圈。在螺線管中通以交變電流，則圓柱導(dǎo)緊貼密繞一螺線管線圈。在螺線管

15、中通以交變電流，則圓柱導(dǎo)體中會產(chǎn)生一交變磁場，由于趨膚效應(yīng)，磁場在圓柱導(dǎo)體的橫體中會產(chǎn)生一交變磁場，由于趨膚效應(yīng)，磁場在圓柱導(dǎo)體的橫截面上的分布是不均勻的。于是人們提出了一個假想模型：截面上的分布是不均勻的。于是人們提出了一個假想模型：圓圓柱導(dǎo)體的整個截面上有一個恒定不變的均勻磁場，而磁導(dǎo)率卻柱導(dǎo)體的整個截面上有一個恒定不變的均勻磁場，而磁導(dǎo)率卻在截面上沿徑向變化，它所產(chǎn)生的磁通量等于圓柱導(dǎo)體內(nèi)真實(shí)在截面上沿徑向變化，它所產(chǎn)生的磁通量等于圓柱導(dǎo)體內(nèi)真實(shí)的物理場所產(chǎn)生的磁通量。的物理場所產(chǎn)生的磁通量。這樣，就用一個恒定的磁場和變化著的磁導(dǎo)率替代了實(shí)際這樣，就用一個恒定的磁場和變化著的磁導(dǎo)率替代了

16、實(shí)際上變化著的磁場和恒定的磁導(dǎo)率，這個變化著的磁導(dǎo)率便稱為上變化著的磁場和恒定的磁導(dǎo)率，這個變化著的磁導(dǎo)率便稱為有效磁導(dǎo)率，用有效磁導(dǎo)率，用eff表示，同時推導(dǎo)出它的表達(dá)式為表示，同時推導(dǎo)出它的表達(dá)式為 )j(J)j(Jj201effkrkrkr（3-4） 其中， 2kf。2）特征頻率）特征頻率定義使（定義使（3-4）式中貝塞爾函數(shù)變量）式中貝塞爾函數(shù)變量 的模為的模為1的的頻率為渦流檢測的特征頻率。其表達(dá)式為頻率為渦流檢測的特征頻率。其表達(dá)式為 )j(krg212fr（3-5） 對于非磁性材料，對于非磁性材料， ，可得特征頻率，可得特征頻率 ，d為為圓柱導(dǎo)體的直徑圓柱導(dǎo)體的直徑 。 g250

17、6606fd1eff與f/fg的關(guān)系曲線 gfkrf3） 渦流檢測相似律渦流檢測相似律有效磁導(dǎo)率有效磁導(dǎo)率eff是一個完全取決于頻率比是一個完全取決于頻率比f/fg大小的參數(shù)，大小的參數(shù)， 而而eff的大小又決定了試件內(nèi)渦流和磁場強(qiáng)度的分布。因此，的大小又決定了試件內(nèi)渦流和磁場強(qiáng)度的分布。因此， 試件內(nèi)渦流和磁場的分布是隨試件內(nèi)渦流和磁場的分布是隨f/fg的變化而變化的。的變化而變化的。 理論分析和推導(dǎo)可以證明，試件中渦流和磁場強(qiáng)度的分布理論分析和推導(dǎo)可以證明，試件中渦流和磁場強(qiáng)度的分布僅僅是僅僅是f/fg的函數(shù)。由此，可得出渦流檢測的相似律：的函數(shù)。由此，可得出渦流檢測的相似律：對于兩對于兩

18、個不同的試件，個不同的試件， 只要各對應(yīng)的頻率比只要各對應(yīng)的頻率比f/fg相同，則有效磁導(dǎo)率、相同，則有效磁導(dǎo)率、 渦流密度及磁場強(qiáng)度的幾何分布均相同。渦流密度及磁場強(qiáng)度的幾何分布均相同。 2211112222fdfd 3 3） 渦流檢測相似律渦流檢測相似律 如，一根d=10cm、=35s/m的鋁棒（fg=1.45Hz）在f=145Hz的試驗(yàn)頻率下所顯示的有效磁導(dǎo)率、場強(qiáng)分布及渦流密度分布，與一根直徑d=0.01cm， =10s/m的鐵絲（fg=50660Hz），在f=5.07Mhz的試驗(yàn)頻率下所顯示的結(jié)果完全相同。 根據(jù)相似定律，可進(jìn)行對比試驗(yàn)，以此判定缺陷的深度和大小。2211112222

19、fdfd 3 影響線圈阻抗的因素影響線圈阻抗的因素1） 穿過式線圈的阻抗分析穿過式線圈的阻抗分析內(nèi)含導(dǎo)電圓柱體的長直載流螺線管線圈為穿過式線圈。內(nèi)含導(dǎo)電圓柱體的長直載流螺線管線圈為穿過式線圈。 有有效磁導(dǎo)率的概念也是以這種線圈為基礎(chǔ)提出的，而且假定圓柱體效磁導(dǎo)率的概念也是以這種線圈為基礎(chǔ)提出的，而且假定圓柱體的直徑的直徑d和線圈的直徑和線圈的直徑D相同。但事實(shí)上，檢測線圈和工件之間相同。但事實(shí)上，檢測線圈和工件之間總要留有空隙以保證工件快速通過。因此有線圈填充系數(shù)總要留有空隙以保證工件快速通過。因此有線圈填充系數(shù)=(d/D)2，1。通過對線圈和圓柱導(dǎo)體內(nèi)磁場的分析，利用有效磁導(dǎo)率的概通過對線圈

20、和圓柱導(dǎo)體內(nèi)磁場的分析，利用有效磁導(dǎo)率的概念，推導(dǎo)檢測線圈的歸一化阻抗為念，推導(dǎo)檢測線圈的歸一化阻抗為 rff11rff11seseXLRRL （3-6） 通過式（通過式（3-6）可分析出影響線圈阻抗的因素是材料自身的）可分析出影響線圈阻抗的因素是材料自身的性質(zhì)和線圈與試件的電磁耦合狀況，主要包括性質(zhì)和線圈與試件的電磁耦合狀況，主要包括（1） 電導(dǎo)率電導(dǎo)率。 （2） 圓柱體直徑。圓柱體直徑。（3） 相對磁導(dǎo)率相對磁導(dǎo)率r。 （4） 缺陷。缺陷。 （5）檢測頻率。）檢測頻率。2 2） 其他常用類型檢測線圈的阻抗分析其他常用類型檢測線圈的阻抗分析（1 1） 內(nèi)含導(dǎo)電管材的穿過式線圈。內(nèi)含導(dǎo)電管材的

21、穿過式線圈。 薄壁管件。薄壁管件。 對非鐵磁性材料的薄壁管件，特征頻率為對非鐵磁性材料的薄壁管件，特征頻率為 gri506606fd （3-7） 式中：式中：di為管件內(nèi)徑；為管件內(nèi)徑；為管件壁厚。管件的填充系數(shù)為管件壁厚。管件的填充系數(shù)=(da/dc)2，其中，其中，da為管件外徑，為管件外徑，dc為線圈內(nèi)徑。為線圈內(nèi)徑。 厚壁管件。厚壁管穿過式線圈的阻抗曲線位于圓柱體和厚壁管件。厚壁管穿過式線圈的阻抗曲線位于圓柱體和薄壁管兩者的曲線之間。薄壁管兩者的曲線之間。 （2 2） 導(dǎo)電管件的內(nèi)通式線圈。將線圈插入并通過被檢管導(dǎo)電管件的內(nèi)通式線圈。將線圈插入并通過被檢管材材( (或管道或管道) )內(nèi)

22、部進(jìn)行檢測的線圈為內(nèi)通式線圈。內(nèi)部進(jìn)行檢測的線圈為內(nèi)通式線圈。 薄壁管件。用內(nèi)通式線圈檢測薄壁管件時，其線圈阻薄壁管件。用內(nèi)通式線圈檢測薄壁管件時，其線圈阻抗的變化情況可借用穿過式線圈的阻抗圖加以分析。抗的變化情況可借用穿過式線圈的阻抗圖加以分析。 厚壁管件。對于非鐵磁性材料的厚壁管件，其特征頻厚壁管件。對于非鐵磁性材料的厚壁管件，其特征頻率為率為 g2ri506606fd （3-8） 式中：式中： di為管件內(nèi)徑。為管件內(nèi)徑。 （3 3） 放置式線圈。在檢測過程中以軸線垂直于被檢工件放置式線圈。在檢測過程中以軸線垂直于被檢工件表面的方位放置在其上的線圈為放置式線圈。用放置式線圈檢表面的方位放

23、置在其上的線圈為放置式線圈。用放置式線圈檢測板材時，線圈阻抗的變化不僅與材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等因測板材時，線圈阻抗的變化不僅與材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等因素的變化有關(guān)，而且還受線圈至板材表面的距離變化的影響，素的變化有關(guān)，而且還受線圈至板材表面的距離變化的影響， 此即所謂此即所謂“提離效應(yīng)提離效應(yīng)”。當(dāng)測定材料表面涂層或鍍層厚度時，。當(dāng)測定材料表面涂層或鍍層厚度時， 要利用放置式線圈的提離效應(yīng)。而為了測量材料的電導(dǎo)率或進(jìn)要利用放置式線圈的提離效應(yīng)。而為了測量材料的電導(dǎo)率或進(jìn)行材料探傷時，則要設(shè)法通過選擇頻率來減小提離效應(yīng)的干擾。行材料探傷時，則要設(shè)法通過選擇頻率來減小提離效應(yīng)的干擾。 提高檢測結(jié)果

24、的準(zhǔn)確性和可靠性。提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。 二、二、 渦流檢測線圈渦流檢測線圈（1 1） 按感應(yīng)方式分類。按照感應(yīng)方式不同，檢測線圈可按感應(yīng)方式分類。按照感應(yīng)方式不同，檢測線圈可分為自感式線圈和互感式線圈（又稱為參量式線圈和變壓器式分為自感式線圈和互感式線圈（又稱為參量式線圈和變壓器式線圈），見下圖所示。線圈），見下圖所示。 自感式線圈由單個線圈構(gòu)成，該線圈產(chǎn)生激勵磁場，在導(dǎo)自感式線圈由單個線圈構(gòu)成，該線圈產(chǎn)生激勵磁場，在導(dǎo)電體中形成渦流，同時又是感應(yīng)、接收導(dǎo)電體中渦流再生磁場電體中形成渦流，同時又是感應(yīng)、接收導(dǎo)電體中渦流再生磁場信號的檢測線圈，故名自感線圈?；ジ芯€圈一般由兩個或兩組信號

25、的檢測線圈，故名自感線圈。互感線圈一般由兩個或兩組線圈構(gòu)成，線圈構(gòu)成， 其中一個（組）是用于產(chǎn)生激勵磁場在導(dǎo)電體中其中一個（組）是用于產(chǎn)生激勵磁場在導(dǎo)電體中形成渦流的激勵線圈形成渦流的激勵線圈( (又稱一次線圈又稱一次線圈) )，另一個，另一個( (組組) )線圈是感應(yīng)、線圈是感應(yīng)、 接收導(dǎo)電體中渦流再生磁場信號的檢測線圈接收導(dǎo)電體中渦流再生磁場信號的檢測線圈( (又稱二次線圈又稱二次線圈)。 不同感應(yīng)方式的檢測線圈 (a) 自感式線圈； (b) 互感式線圈 （2 2） 按應(yīng)用方式分類。按照應(yīng)用方式不同，檢測線圈按應(yīng)用方式分類。按照應(yīng)用方式不同，檢測線圈可分為外通過式線圈、內(nèi)穿過式線圈和放置式

26、線圈?？煞譃橥馔ㄟ^式線圈、內(nèi)穿過式線圈和放置式線圈。放置式線圈又稱為探頭式線圈。在應(yīng)用過程中，外通過放置式線圈又稱為探頭式線圈。在應(yīng)用過程中，外通過式線圈和內(nèi)穿過式線圈的軸線平行于被檢工件的表面，而放式線圈和內(nèi)穿過式線圈的軸線平行于被檢工件的表面，而放置式線圈的軸線垂直于被檢工件的表面。這種線圈可以設(shè)計、置式線圈的軸線垂直于被檢工件的表面。這種線圈可以設(shè)計、 制作得很小，而且線圈中可以附加磁芯，具有增強(qiáng)磁場強(qiáng)度制作得很小，而且線圈中可以附加磁芯，具有增強(qiáng)磁場強(qiáng)度和聚焦磁場的特性，因此具有較高的檢測靈敏度。和聚焦磁場的特性，因此具有較高的檢測靈敏度。 不同應(yīng)用方式的檢測線圈不同應(yīng)用方式的檢測線圈

27、(a) 放置式線圈；放置式線圈； (b) 外通過式線圈；外通過式線圈； (c) 內(nèi)穿過式線圈內(nèi)穿過式線圈 （3 3） 按比較方式分類。按照比較方式不同，檢測線圈可按比較方式分類。按照比較方式不同，檢測線圈可分為絕對式線圈和差動式線圈，而差動式線圈又分標(biāo)準(zhǔn)比較式分為絕對式線圈和差動式線圈，而差動式線圈又分標(biāo)準(zhǔn)比較式和自比較式兩種和自比較式兩種(見下圖見下圖)。 絕對式線圈是一種只用一個檢測線圈進(jìn)行渦流檢測的方式絕對式線圈是一種只用一個檢測線圈進(jìn)行渦流檢測的方式稱為絕對式線圈，稱為絕對式線圈， 僅針對被檢測對象某一位置的電磁特性直僅針對被檢測對象某一位置的電磁特性直接進(jìn)行檢測的，接進(jìn)行檢測的， 而

28、不與被檢對象的其他部位或?qū)Ρ仍嚇幽骋欢慌c被檢對象的其他部位或?qū)Ρ仍嚇幽骋徊课坏碾姶盘匦赃M(jìn)行比較檢測。部位的電磁特性進(jìn)行比較檢測。 差動式是指兩個檢測線圈反接在一起進(jìn)行工作的方式。差動式是指兩個檢測線圈反接在一起進(jìn)行工作的方式。不同比較方式的檢測線圈不同比較方式的檢測線圈(a) 絕對式線圈；絕對式線圈； (b) 自比較式線圈；自比較式線圈； (c)標(biāo)準(zhǔn)比較標(biāo)準(zhǔn)比較式線圈式線圈 三、三、 信號檢出電路信號檢出電路渦流檢測中，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。正常情況下，可通過調(diào)節(jié)平衡電橋中的可變電阻實(shí)現(xiàn)個橋臂。正常情況下，可通過調(diào)節(jié)平

29、衡電橋中的可變電阻實(shí)現(xiàn)橋式電路的平衡，橋式電路的平衡， 如下圖所示。如下圖所示。 檢測線圈作為電橋橋臂之一的平衡電路檢測線圈作為電橋橋臂之一的平衡電路 當(dāng)檢測阻抗發(fā)生變化（如線圈的被檢測零件中出現(xiàn)缺陷）當(dāng)檢測阻抗發(fā)生變化（如線圈的被檢測零件中出現(xiàn)缺陷）時，橋路失去平衡，這時輸出電壓不再為零，時，橋路失去平衡，這時輸出電壓不再為零， 而是一個非常而是一個非常微弱的信號，微弱的信號， 其大小取決于被檢測零件的電磁特性。其大小取決于被檢測零件的電磁特性。 131234ZZUEZZZZ（3-9） 式中：式中： Z1、Z4為固定橋臂阻抗；為固定橋臂阻抗； Z3為檢測線圈阻抗的變化，為檢測線圈阻抗的變化，

30、 通過測量通過測量U，可間接得到，可間接得到Z3。 3.3 渦流檢測的應(yīng)用渦流檢測的應(yīng)用1 渦流檢測裝置渦流檢測裝置渦流檢測裝置包括檢測線圈、檢測儀器和輔助裝置，另外渦流檢測裝置包括檢測線圈、檢測儀器和輔助裝置，另外還配有標(biāo)準(zhǔn)試樣和對比試樣。檢測線圈前面已經(jīng)介紹過了，還配有標(biāo)準(zhǔn)試樣和對比試樣。檢測線圈前面已經(jīng)介紹過了， 下下面簡要介紹其他部分。面簡要介紹其他部分。 檢測儀器是渦流檢測的核心部分。其作用為產(chǎn)生交變電流檢測儀器是渦流檢測的核心部分。其作用為產(chǎn)生交變電流供給檢測線圈，對檢測到的電壓信號進(jìn)行放大，抑制或消除干供給檢測線圈，對檢測到的電壓信號進(jìn)行放大，抑制或消除干擾信號，提取有用信號，最

31、終顯示檢測結(jié)果。根據(jù)檢測對象和擾信號，提取有用信號，最終顯示檢測結(jié)果。根據(jù)檢測對象和目的，渦流檢測儀器分渦流探傷、渦流電導(dǎo)儀和渦流測厚儀三目的，渦流檢測儀器分渦流探傷、渦流電導(dǎo)儀和渦流測厚儀三種。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，還出現(xiàn)了智能型渦流檢測儀器。種。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，還出現(xiàn)了智能型渦流檢測儀器。 渦流檢測儀渦流檢測儀 三種類型的渦流檢測儀，它們的電路型式三種類型的渦流檢測儀，它們的電路型式不同，但為了將試件中的待測因素通過檢測線不同，但為了將試件中的待測因素通過檢測線圈的阻抗變化反映出來，它們需要完成一些相圈的阻抗變化反映出來，它們需要完成一些相同任務(wù)：同任務(wù)： 1 1）產(chǎn)生激勵信號；）產(chǎn)生激

32、勵信號；2 2）檢測渦流信）檢測渦流信息；息；3 3）鑒別影響因素；）鑒別影響因素；4 4）指示檢測結(jié)果。）指示檢測結(jié)果。 因此，組成大致相同，由振蕩器、探頭因此，組成大致相同，由振蕩器、探頭（檢測線圈及其裝配件）、信號輸出電路、放（檢測線圈及其裝配件）、信號輸出電路、放大器、信號處理器、顯示器、電源等幾部分組大器、信號處理器、顯示器、電源等幾部分組成。成。振蕩器產(chǎn)生各種頻率的振蕩電流通過檢測線圈，振蕩器產(chǎn)生各種頻率的振蕩電流通過檢測線圈，線線圈產(chǎn)生交變磁場并在工件中感生渦流。當(dāng)試件存在圈產(chǎn)生交變磁場并在工件中感生渦流。當(dāng)試件存在缺陷或物性變化時，線圈電壓發(fā)生變化，通過信號缺陷或物性變化時，線

33、圈電壓發(fā)生變化，通過信號檢出電路將線圈電壓變化量輸入放大器放大，經(jīng)信檢出電路將線圈電壓變化量輸入放大器放大，經(jīng)信號處理器消除各種干擾信號，最后將有用的信號輸號處理器消除各種干擾信號，最后將有用的信號輸入顯示器顯示檢測結(jié)果。入顯示器顯示檢測結(jié)果。1 1 振蕩器振蕩器 振蕩器的作用是向激勵線圈提供所需頻振蕩器的作用是向激勵線圈提供所需頻率及幅度的電流，以便在試件中感生所需強(qiáng)率及幅度的電流，以便在試件中感生所需強(qiáng)度的渦流。常配以功率放大器使用。多采用度的渦流。常配以功率放大器使用。多采用LCLC振蕩器，具有起振容易、調(diào)整頻率方便、振蕩器，具有起振容易、調(diào)整頻率方便、能產(chǎn)生較大幅度正弦振蕩、頻率穩(wěn)定的

34、優(yōu)點(diǎn)。能產(chǎn)生較大幅度正弦振蕩、頻率穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。3 3 放大器放大器 由于工件中渦流的作用，檢測線圈所產(chǎn)生的信號幅由于工件中渦流的作用，檢測線圈所產(chǎn)生的信號幅度和相位會有相應(yīng)的改變，但這種變化很小，信度和相位會有相應(yīng)的改變，但這種變化很小，信號需放大。號需放大。對放大器的要求：對放大器的要求：1 1、輸入級有低的噪聲；、輸入級有低的噪聲；2 2、寬的動態(tài)范圍；、寬的動態(tài)范圍；3 3、低的畸變。、低的畸變。4 4 信號處理器信號處理器 消除無關(guān)信號的干擾消除無關(guān)信號的干擾5 5 顯示器顯示器顯示檢測結(jié)果，如記錄儀、電壓表、示波器等。顯示檢測結(jié)果，如記錄儀、電壓表、示波器等。2 2 渦流檢測的應(yīng)用渦

35、流檢測的應(yīng)用一、渦流探傷一、渦流探傷1.金屬管材探傷 成批管材一般采用渦流自動探傷裝置，可以自動報警、自動記錄、自動分選和自動停車。 速度快，效率高，對管件縱向裂紋檢出靈敏度高。2.2.在役管道維修檢查在役管道維修檢查 腐蝕開裂或腐蝕減薄。 內(nèi)通式檢測線圈3.3.金屬棒材、線材和絲材的探傷金屬棒材、線材和絲材的探傷 可采用類似于管材的自動探傷裝置對大批量可采用類似于管材的自動探傷裝置對大批量生產(chǎn)的棒材、絲材進(jìn)行探傷。但為了要檢出生產(chǎn)的棒材、絲材進(jìn)行探傷。但為了要檢出棒材表面以下較深的缺陷，應(yīng)選用比同直徑棒材表面以下較深的缺陷，應(yīng)選用比同直徑的管材探傷低一些的工作頻率，而進(jìn)行金屬的管材探傷低一些

36、的工作頻率，而進(jìn)行金屬絲材探傷所選用的頻率則要較高，以獲得適絲材探傷所選用的頻率則要較高，以獲得適當(dāng)?shù)漠?dāng)?shù)膄/fg值。值。4.4.結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋探傷結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋探傷 服役中的結(jié)構(gòu)件可能產(chǎn)生各種缺陷，其中尤服役中的結(jié)構(gòu)件可能產(chǎn)生各種缺陷，其中尤以疲勞裂紋為多見。飛機(jī)維修部門常用渦流以疲勞裂紋為多見。飛機(jī)維修部門常用渦流探傷方法來檢查這種危險缺陷。探傷方法來檢查這種危險缺陷。二、材質(zhì)檢驗(yàn)二、材質(zhì)檢驗(yàn)1.金屬雜質(zhì)含量的金屬雜質(zhì)含量的鑒別：鑒別：純度與電純度與電導(dǎo)率密切相關(guān)。導(dǎo)率密切相關(guān)。2. 2. 熱處理狀態(tài)的鑒別熱處理狀態(tài)的鑒別由于相同的材料經(jīng)過不同的熱處理后不僅硬度不同，電由于相同的材料經(jīng)過不同的熱處理后不僅硬度不同，電導(dǎo)率也不同，因而可以用測量電導(dǎo)率的方法來間接評定合金導(dǎo)率也不同，因而可以用測量電導(dǎo)率的方法來間接評定合金的熱處理狀態(tài)和硬度。的熱處理狀態(tài)和硬度。 3. 3. 混料分選混料分選電導(dǎo)率的測量是利用渦流電導(dǎo)儀測量出非鐵磁性金屬的電導(dǎo)率的測量是利用渦