脉冲涡流无损检测装置的研制

的大小 。
其 中 ， 一 标 准 透 入 深度 ， 单 位 ：ｍ。 在 实 际 工 程 应 用 中 ，标 准 透 入 深 度 是 一 个 重 要 的 数 据 ，因 为 在 ２６个 透 入 深 度 处 ，涡 流 密 度 一 般 已 经 哀 减 ． 了约 ９ ％ 。 程 中 ， 常 定 义 ２６倍 的 标 准 透 入 深 度 为 涡 ０ 工 通 ． 流 的 有 效 透 入 深 度 。其 意 义 是 ：将 ２６倍 标 准 透 入 深 度 范 ． 围 内 ９ ％ 的 涡 流 视 为 对 涡 流 检 测 线 圈产 生 有 效 影 响 ， 而 ０ 在 ２６ 倍 标 准 透 入 深 度 以 外 的总 量 为 １％ 的 涡 流 对 线 圈 ． ０ 产 生 的 效 应 是 可 以忽 略 不 计 的 。 根 据 所 做 实 验 材 料 的局 限 性 ， 冲 频 率 初 定 为 １ Ｈ 脉 ｋ
左右 。
４ 管壁厚度 ：铝管壁 厚变化 时引起 的噪声信 号 。 、 ５ 管 与 检 测 线 圈相 对 位 置 ： 当 铝 管 在 穿 过 式 线 圈 内 、 五 、 脉 冲 涡 流 无损 检 测 硬 件 总 体 设 计 脉 冲 涡 流 检 测 装 置 主 要 由 以 下 几 个 部 分 组 成 ：信 号 发 生 电 路 、 功 率 放 大 电 路 、 探 头 、 信 号 采 集 电路 和 信 号 分析 部分等 ，脉冲 涡流检测 总体设 计框 图如图 ２所示 。 图 巾 ，信 号 发 生 电路 产 生 一 个 重 复 的 宽 带 脉 冲 ， 此 脉 冲 经 过 功 率 放 大 电 路 后 作 用 于 激 励 线 圈 ， 激 励 线 圈 中 产 生 的 瞬 时 电 流 在 被 检 试 样 上 感 应 出 瞬 时 涡 流 ， 在 激 励 电 流 作 用 下 ， 线 圈 中会 产 四 、 集 肤 效 应 与 涡 流 透 入 深 度 当 直 流 电流 通 过 导 线 时 ，横 截 面 上 的 电流 密 度 是 均 匀 的 相 同 的 。但 如 果 是 交 流 电流 通 过 导 线 时 ， 导 线 周 围 变 化 的 磁 场 也 会 在 导 线 中 产 生 感 应 电 流 ， 从 而 会 使 沿 导 线 截 面 的 电 流 分 布 不 均 匀 ， 表 面 的 电 流 密 度 较 大 ，越 往 中 心 处 越 小 ， 按 照 负 指 数 规 律 衰 减 ， 尤 其 是 当频 率 较 高 时 ， 电 流 几 乎 是 在 导 线 表 面 附 近 的 薄 层 中 流 动 ， 这 种 电
不 。
三 、 影 响 脉 冲 涡 流 检 测 的 因 素
通 常影 响涡 流探伤 结果 的因素很多 ，材质变化 、工件和 检测线 圈的尺寸 、缺 陷 的形状及所处 位置 、
；
探 伤 条 件 等 等 ， 都 影 响 着 对 探 伤 结 果 的 正 确 评 价 。 下 面 以 穿 过 式 线 圈 对 铝 及 铝 合 金 管 的 涡 流 探 伤 为 例 ，就 各 种 影 响 素 简 述 如 下 ： １ 缺 陷 ：包 括 缺 陷 的 深 度 、 长 度 和 宽 度 、缺 陷 所 处 、 的位置 （ 内表 面 、 外 表 面 ） 缺 陷 的 种 类 （ 、 槽 ） 等 。 、 孔 ２ 、材 质 ：铝 及 铝 合 金 管 的 材 质 对 涡 流 探 伤 的影 响 主 要 体 现 在 电 导 率 方 砸 ， 同一 合 金 成 分 的 材 质 中 ， 偏 析 、 残 留 应 力 等 都 会 引起 电导 率 的 差 异 。 ３ 、管 的尺 寸 和 填 充 系 数 ： 管 径 变 化 直 接 影 响 填 充 率
Ｔ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ＆ Ａ ｐｐｌ ； ｉ ｉ ａｔ （ ｏｎ
与 疸 用
脉 一 冲流 涡无
摘要 ：脉冲涡 流检测方 法是近 几年迅速发 展起来 的一种涡流 无损检测 新技术 。研究 了脉 冲涡流 无损 检测 机理 ，研发 了脉 中涡流无 损检测装置 ，包括探 头的设计 与制作 、脉 ； 信号 发生 电路 的设计 与制 中 作 、信号调理 电路的设 计与制 作等 。完成 了脉冲涡流 裂纹无 损检测 的实验研究 ，选取 了最 佳的检 测
二 、脉 冲涡流无 损检测技 术的原理 脉冲 涡流检测 技术利 用一个 重复 的宽带脉冲 激
励 线 圈 ， 通 过 线 圈 中产 生 的 瞬 时 电流 在 被 检 试 样 上 感 应 出 瞬 时 涡 流 ，在 激 励 电流 作 用 下 ， 线 圈 中 会 产 生 一 个 快 速 衰 减 的 脉 冲 磁 场 ， 瞬 时 涡 流 与 快 速 衰 减
评 估 导 电材 料 表 面 或 近 表 面 质 量 的 一 种 非 常 重 要 并 被 广 泛 采 用 的 方 法 。 脉 冲 涡 流 检 测 方 法 是 近 几 年 迅 速 发 展 起 来 的 一 种 涡 流 无 损 检 测 新 技 术 ，其 宽 频 谱 的 激 励 方 式 ， 只 需 一 次 扫 描 就 可 实 现 试 件 表 面 或 近 表 面 不 同深 度 缺 陷 的检 测 ， 因 而 成 为 目前 无 损 检 测 领 域 的一 个 研 究 热 点 。
陈聪 聪 王 帅 田 昌海
一
、
前 言
无损检 测技 术是研 究在不 损伤被 检测材 料、工件 的情 况下 ，测 量其物 理性 能和几 何特性 ，监测 其宏 观裂纹 、夹杂 等缺 陷，评定 化学成 分 、内部组织 结构 、力 学性 能的变化 ，进而 对其适 应性进行 评价 的新 兴学科 ， 己得到 工业界 的普遍认 同。 涡流检 测技术提 供 了一种低成本 的快速大 规模检 查方法 ，具有非接触 的优 点，因而成 为 了无 损检测／
参数 匹配 。实验 结果表 明 ，所设计 的脉； 中涡流无损检 测装置在 激励频率 为 １０ ｚ １０ Ｈｚ范围内信 ０ Ｈ ０ ０ 号最为 敏感 。
关键词 ：脉冲涡流 ；无损检 测 ；裂 纹 ；时 域分 析 ；过 零时间 ；峰值 中图分类 号 ： Ｔ ５ Ｇ１６ 文 献标识码 ： Ｂ 文章编 号 ：１０ —８３ （０ １ ９ ０ ２ ５ ０６ ８Ｘ ２ １）０ —０２ —０
的磁脉 冲一并在 材料 中传播 ，形成一个 衰减 的感应 场 ，检测 线 圈则 输 出一系列 电压一 时 问信 号 。由于
产 生 的 脉 冲 由一 列 宽 带 频 谱 构 成 ，所 以 响 应 的就 为材料 的定量评 价提
供 了重 要 的 依 据 。 脉 冲 涡 流 无 损 检 测 原 理 如 图 ｌ所