渦流檢測(cè)儀器五

1、第3章 渦流檢測(cè)設(shè)備3.4.1 渦流傳感器結(jié)構(gòu)；功能；分類3.4.2 渦流檢測(cè)儀器分類；結(jié)構(gòu)；基本電路13.4.1 渦流傳感器1. 基本結(jié)構(gòu)2. 基本功能3. 三種分類21.基本結(jié)構(gòu)；2.基本功能結(jié)構(gòu)：由激勵(lì)繞組、檢測(cè)繞組、骨架和外殼組成。功能： 激勵(lì)形成渦流的功能，即能在被檢工件中建立一個(gè)交變電磁場(chǎng)，使工件產(chǎn)生渦流的功能； 檢取所需信號(hào)的功能，即檢測(cè)獲取工件質(zhì)量情況的信號(hào)并把信號(hào)送給儀器分析評(píng)價(jià)； 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(hào)的能力，如探傷時(shí)需抑制直徑、壁厚變化引起的信號(hào)，而測(cè)量壁厚時(shí)，要求抑制傷痕的信號(hào)等。渦流傳感器（整體）又稱作檢測(cè)線圈33. 三種分類1.按檢測(cè)線

2、圈輸出信號(hào)感應(yīng)方式不同分類2.按檢測(cè)線圈與工件相對(duì)位置分類3.按比較方式線圈繞制連接分類41.按輸出信號(hào)感應(yīng)方式不同分類自感式（參量式）：參量式線圈輸出的信號(hào)是線圈阻抗的變化，一般它既是產(chǎn)生激勵(lì)磁場(chǎng)的線圈，又是拾取工件渦流信號(hào)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(yīng)電壓信號(hào)，一般由兩組線圈構(gòu)成，一個(gè)專用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的激勵(lì)線圈（或稱處級(jí)線圈），另一個(gè)用于拾取渦流信號(hào)的線圈（或稱次級(jí)線圈），又叫互感式線圈，如圖b。52. 按線圈與工件相對(duì)位置分類外穿過式這種線圈是將工件插入并通過線圈內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)。如圖所示。它可檢測(cè)管材、棒材、線材等，可以從線圈內(nèi)

3、部通過的導(dǎo)電試件。由于采用穿過式線圈、容易實(shí)現(xiàn)批量、高速檢驗(yàn)及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，因此，廣泛地應(yīng)用于小直徑的管材、棒材、線材試件的表面質(zhì)量檢測(cè)。1線圈；2試件；3線圈架6內(nèi)通過式（內(nèi)插式）在對(duì)管件進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，有時(shí)必須把探頭放入管子的內(nèi)部這種插入試件內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)的探頭稱為內(nèi)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(cè)。1線圈架；2線圈；3試件7放置式（點(diǎn)式；探頭式）在檢測(cè)時(shí)，將線圈放置于被檢測(cè)工件表面進(jìn)行檢驗(yàn)。這種線圈體積小，線圈內(nèi)部一般帶有磁芯，因此具有磁場(chǎng)聚焦的性質(zhì)，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(cè)，還能對(duì)形狀復(fù)雜的工件某一區(qū)域做局部檢測(cè)。1線圈；2

4、磁芯；3外殼；4試件8穿過式線圈9內(nèi)插式線圈103.按比較方式繞制連接分類絕對(duì)式：如圖a所示，直接測(cè)量線圈阻抗的變化，在檢測(cè)時(shí)可用標(biāo)準(zhǔn)試件放入線圈，調(diào)整儀器，使信號(hào)輸出為零，再將被試工件放入線圈，這時(shí)，若仍無輸出，表示試件和標(biāo)準(zhǔn)試件的有關(guān)參數(shù)相同。若有輸出，則依據(jù)檢測(cè)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(zhì)的分選和測(cè)厚，又可進(jìn)行缺陷的檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)比較式（它比式）：典型的差動(dòng)式渦流儉測(cè)采用二個(gè)檢測(cè)線圈反向聯(lián)接成為差動(dòng)形式。如圖b所示、一個(gè)線圈中放置被檢試件(與被測(cè)試件具有相同材質(zhì)、形狀、尺寸且質(zhì)量完好)，而另一個(gè)線圈中放置被檢試件。由于這兩個(gè)線圈接成差動(dòng)形

5、式，當(dāng)被檢試件質(zhì)量不同于標(biāo)準(zhǔn)試件(如存在裂紋)時(shí)，檢測(cè)線圈就有信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的檢測(cè)。11（a）絕對(duì)式；（b）標(biāo)準(zhǔn)比較式；（c）自比較式自比較式（自比式）：是標(biāo)準(zhǔn)比較式的特例，采用同一檢測(cè)試件的不同部分作為比較標(biāo)準(zhǔn)，故稱為自比較式。如圖c所示，兩個(gè)相鄰安置的線圈、同時(shí)對(duì)同試件相鄰部位進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，該檢測(cè)部位的物理性能及幾何參數(shù)變化通常是比較小的，對(duì)線圈阻抗影響也比較微弱。如果將兩個(gè)線圈差動(dòng)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(dāng)線圈經(jīng)過缺陷(裂紋)時(shí)將輸出相應(yīng)急劇變化的信號(hào)，且第個(gè)線圈或第二個(gè)線圈分別經(jīng)過同一缺陷時(shí)所形成的渦流信號(hào)方向相反。12絕對(duì)式和自比式單線圈和差動(dòng)線

6、圈絕對(duì)式對(duì)所有變化敏感易區(qū)分混合信號(hào)顯示缺陷整個(gè)長(zhǎng)度溫度不穩(wěn)定時(shí)易發(fā)生漂移對(duì)探頭的顫動(dòng)比差式敏感自比式溫漂小抑制顫動(dòng)對(duì)短傷敏感對(duì)緩慢變化長(zhǎng)缺陷不敏感只能探出長(zhǎng)缺陷的終點(diǎn)和始點(diǎn)有時(shí)信號(hào)不好解釋133.4.2 渦流檢測(cè)儀器渦流檢測(cè)儀器是應(yīng)用渦流原理對(duì)設(shè)備、材料進(jìn)行無損檢測(cè)的電子設(shè)備。1.分類導(dǎo)電儀；測(cè)厚儀；探傷儀2.基本結(jié)構(gòu)3.基本電路14渦流檢測(cè)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(cè)線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并在試件中感生渦流，同時(shí)，受導(dǎo)電試件影響的渦流會(huì)使檢測(cè)線圈的電性能發(fā)生變化，通過信號(hào)輸出電路將(包含待測(cè)信息的)檢測(cè)線圈電性能的變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出，經(jīng)放大器放大

7、，信號(hào)處理器消除各種干擾，然后輸入顯示器顯示檢測(cè)結(jié)果。15渦流電導(dǎo)儀測(cè)量金屬及其合金中的電導(dǎo)率(成分、熱處理狀態(tài)/雜質(zhì))測(cè)量靈敏度：用每單位電導(dǎo)率變化所對(duì)應(yīng)的阻抗變化值來表示。S=(Z)/ ()選擇頻率比f/fg，使阻抗點(diǎn)在曲線的最右邊，這樣，靈敏度較高16渦流測(cè)厚儀含義1.測(cè)量金屬基體上絕緣層厚度，利用提離效應(yīng)(在渦流檢測(cè)中，探頭晃動(dòng)引起的信號(hào)變化疊加在缺陷信號(hào)中，阻礙對(duì)缺陷的正確判斷與識(shí)別，這種干擾稱為提離干擾，又稱為提離效應(yīng))，金屬基體厚度3倍滲透深度含義2.檢測(cè)金屬片厚度，利用厚度效應(yīng)（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），測(cè)量范圍3倍滲透深度選擇較高頻率，抑制金屬電

8、導(dǎo)率的影響17渦流探傷儀缺陷會(huì)改變導(dǎo)體內(nèi)渦流的分布，從而影響線圈阻抗缺陷效應(yīng)是電導(dǎo)率效應(yīng)、磁導(dǎo)率效應(yīng)和直徑效應(yīng)的局部綜合結(jié)果。提取缺陷信號(hào)，抑制干擾信號(hào)，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信號(hào)形成與檢出調(diào)制：試件與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，試件信息信號(hào)加載在高頻振蕩信號(hào)上的過程。包括幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。解調(diào)：將加在高頻振蕩信號(hào)的試件信息信號(hào)檢出的過程。幅度和相位解調(diào)相敏檢波器頻率解調(diào)濾波器192 渦流檢測(cè)儀器的基本結(jié)構(gòu)激勵(lì)：振蕩器，功率放大器檢出：探頭，電橋，自動(dòng)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)） 渦流檢測(cè)系統(tǒng)的基

9、本結(jié)構(gòu)1振蕩器，2電壓表，3探頭，4裂紋，5工件203 基本電路振蕩器，功放：激勵(lì)源電橋：檢出信號(hào)放大器：用于放大微弱的輸入信號(hào)，提高檢測(cè)靈敏度。移相器：相位基準(zhǔn)相敏檢波器：相位分析濾波器：調(diào)制頻率分析幅度鑒別器：報(bào)警電平相位旋轉(zhuǎn)電路：顯示器：21電橋電橋：提取微小的阻抗變化，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)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；1+4=2+322移相器；相敏檢波器檢波：檢出加在高頻信號(hào)上的低頻信號(hào)方法：電子開關(guān)，檢出峰值，控制信號(hào)與高頻信號(hào)同相相敏檢波：控制信號(hào)相位隨干擾信號(hào)相位變化。23相位：干擾信號(hào)過零時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，即二者相差90

10、度移相器：調(diào)整控制信號(hào)相位。輸入：振蕩信號(hào)；輸出：控制信號(hào)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(hào)變?yōu)榈皖l信號(hào)2425相敏檢波器原理框圖移相器振蕩信號(hào)控制信號(hào)相敏檢波器待測(cè)信號(hào)電子開關(guān)低通濾波器輸出信號(hào)濾波電容26濾波器低通濾波器；高通濾波器(只通過高頻信號(hào)，阻止低頻信號(hào)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(diào)制頻率：試件與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，試件信息加載在高頻振蕩信號(hào)上，振蕩信號(hào)幅度變化的低頻信號(hào)的頻率。調(diào)節(jié)濾波器，使：帶通濾波器中心頻率缺陷信號(hào)的調(diào)制頻率27頻率特性曲線fAfcfAfcfAfc1fc2f00.7A低通 高通 帶通28幅度鑒別器作用：去除小噪聲電路：比較器調(diào)節(jié)：抑制電平注意：抑制電平影響線性；報(bào)警電平根據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)用對(duì)比試樣（標(biāo)準(zhǔn)傷）確定報(bào)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(diǎn)顯示現(xiàn)代：計(jì)算機(jī)顯示器。特點(diǎn)：記憶存儲(chǔ)。方式：時(shí)基顯示；矢量顯示其它：指針式表頭；數(shù)碼管LED；液晶LCD30顯示方式1時(shí)基顯示顯示：將處理后信號(hào)加在垂直方向，鋸齒波加在水平方向（示波器原理）。令一個(gè)鋸齒波周期一個(gè)試件檢測(cè)時(shí)間，每屏顯示整個(gè)試件對(duì)應(yīng)的波形，容易實(shí)現(xiàn)縱向定位（軸向定位）利用下一根試件的端頭信號(hào)刷新屏幕顯示信息：幅度；時(shí)間 縱向位置報(bào)警方式：幅度報(bào)警 直線,