涡流检测基础1五
现代无损检测技术第5章：涡流检测技术
12×2—103—4—5—6—2×图1 涡流渗透深度与激励频率的关系图2 藕合线圈的互感电路a) 藕合线圈电路b)互感作用电路c) 藕合线圈等效感电路折合阻抗与一次线圈本身的阻抗之和称为图3 交流电路中电压和阻抗平面图线圈等效电路b)电压向量图c)阻抗向量图图4图5 阻抗平面图a)线圈阻抗平面b)归一化阻抗曲线图5 福斯特的假想物理模型表2 不同频率f/fg 的有效磁导率μeff的值表中：f为涡流检测的激励频率，也称之为工作频率，fg 为特征频率。
f/fg为频率比，它是涡流检测中的一个重要参数。
因此归一化电压为：数所决定，即：a)绝对式2－检测线圈3－管材在裂纹)时。
检测线圈就有信号输出，来实现检测目的。
标准的比较式1－参考线圈2－检测线圈4－棒材线圈感应输出急剧变化的信号。
c)自比较式1－参考线圈2－检测线圈3邻桥臂上。
用于管子检测的探头线圈在交流桥路中的位置电桥个参考线圈。
绝对式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5探伤的材料进行检测。
差动式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5－外壳二. 涡流检测的频率选择用于非铁磁性圆柱形棒料的检测频率选择图图中：IACS 为国际退火铜标准图的使用方法如下：1) 在A 线上取棒料电导率σ；2) 在B 线上取棒料直径d ；3) 将这两点间的连线延长使之与C 线相交；4) C 线上的交点垂直向上画直线，与所需的kr 值所对应的水平线相交得到一点；5) 根据交点在频率图(斜线)中的位置，即可读出所需的工作频率。
只要适当调节控制信号OT的相位，使θ2＝90º，那么，干扰信号的输出为零，而总的信号输出(OC＝OAcosθ1仅与缺陷信号有关，消除了不平衡电桥法工作原理在涡流检测中用作参考标准的人工缺陷的种类和形状检测线圈的阻抗特性表面探头以50Hz的频率检测厚铝板缺陷绝对式探头检测阻抗图b)差动式探头检测阻抗图1、2－裂纹3－表层下洞穴时处理，并将结果在CRT上进行实时显示。
涡流传感器频率范围
涡流传感器频率范围摘要：一、涡流传感器的概述二、涡流传感器的工作原理三、涡流传感器的频率范围四、不同频率范围的涡流传感器的应用五、涡流传感器频率范围的选择正文：一、涡流传感器的概述涡流传感器是一种常用的位移测量传感器，主要通过感应线圈产生的涡流来检测金属物体的位移。
涡流传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
二、涡流传感器的工作原理涡流传感器主要由感应线圈、信号处理电路和输出接口等部分组成。
当金属物体靠近感应线圈时，会在线圈中产生涡流。
涡流的变化会引起线圈的电阻变化，从而产生电压信号。
信号处理电路将这个电压信号进行放大、滤波等处理后，输出一个与金属物体位移量相关的标准信号。
三、涡流传感器的频率范围涡流传感器的频率范围通常分为三个档位：低频、中频和高频。
不同频率范围的涡流传感器具有不同的特性和适用场景。
1.低频涡流传感器：其工作频率范围一般为1-1000Hz，具有响应速度快、抗干扰能力强等特点。
低频涡流传感器主要应用于金属物体的连续位移测量，如轧钢、纺织等领域。
2.中频涡流传感器：其工作频率范围一般为1000-10000Hz，具有测量精度高、可靠性好等特点。
中频涡流传感器主要应用于金属物体的精确位移测量，如数控机床、汽车制造等领域。
3.高频涡流传感器：其工作频率范围一般为10000-100000Hz，具有测量范围广、抗干扰能力强等特点。
高频涡流传感器主要应用于高速移动金属物体的测量，如航空航天、高速列车等领域。
四、不同频率范围的涡流传感器的应用不同频率范围的涡流传感器适用于不同的应用场景。
在选择涡流传感器时，需要根据实际测量需求来选择合适的频率范围。
例如，对于连续位移测量的场合，可以选择低频涡流传感器；对于精确位移测量的场合，可以选择中频涡流传感器；对于高速移动物体的测量场合，可以选择高频涡流传感器。
五、涡流传感器频率范围的选择在实际应用中，选择涡流传感器的频率范围需要考虑以下几个因素：1.测量对象：根据被测物体的性质，如金属材质、形状、尺寸等，选择合适的涡流传感器。
第五章 涡流检测
第五章涡流检测涡流是当金属导体处在变化着的磁场中或在磁场中运动时，由于电磁感应作用而在金属导体内产生的旋涡状流动电流。
(我们在实践中会遇到一些涡流现象，如金属存在电阻，当电流流过金属导体内时会产生焦耳热。
工业上利用这种热效应制动了高频感应电炉来冶炼金属。
这种电炉的炉壁上绕有线圈，当线圈接通高频大功率电源时，炉体内随之产生很强的高频交变磁场。
在炉体放置一定数量的金属，金属中便产生强大的涡流致使金属被加热至熔化。
) 涡流检测具有以下特点：①由于检测是以电磁感应为基础的，探头线圈不需接触工件，因此检测速度快。
（对管、棒材。
每分钟可检测几十米，线材可检测几百米实）易于实现自动化检测。
②对工件表面和近表面的缺陷，有较高的检测灵敏度。
③能在高温状态下，对管、棒、线材和坏料等进行检测。
④涡流检测技术是一种多用途的检测技术，除探伤外，还能测量工件、涂层的厚度、间隙以及工件的机械和冶金性能等。
⑤能提供缺陷的信息。
⑥实验结果可与检测过程同时得到，记录可长时期保存。
由于感生涡流渗入工件的深度与频率的平方根成反比（感生涡流具有趋肤效应）。
这个深度不大，因此，涡流检测目前只能检测表面及近表面的缺陷。
另外，因为影响涡流检测的因素如导电率、磁导率、缺陷、工件形状和尺寸以及探头线圈与工件之间的距离等，要取得所希望得到的检测参数，需要较复杂的信息处理技术。
还有涡流检测对复杂表面的检测效率低。
第一节 涡流检测的物理基础一、材料的导电性(一)材料的导电率根据欧姆定律，沿一段导体流动的电流强度与其两端的电位差成正比。
即：RU I = 根据一定材料的导体，它的电阻与导体长度(L)成正比，与导体的截面积(S)成反比。
即：SL R ρ= 我们称ρ为导体的电导率单位为：(Ω·mm 2/m)或(μ·Ω·cm)(二)影响电导率的因素1．杂质含量如果在导体中掺入杂质，杂质会影响原子的排列，引起电阻率的增加。
2．温度随着导体的温度升高，导体内的原子热振动加剧，自由电子的碰撞机会增加，电阻率随之增加。
第5讲第五章磁力探伤与涡流探伤
第五章 磁力探伤与涡流探伤
四、涡流探伤 1. 涡流的产生 在图中, 若给 线圈通以变化的交流电, 根据 电磁感应原理, 穿过金属块中 若干个同心圆截面的磁通量将 发生变化, 因而会在金属块内 感应出交流电。由于这种电流 的回路在金属块内呈旋涡形状 , 故称为涡流。 涡流的大小影响着激励线圈中 的电流。 涡流的大小和分布决定于激励 线圈的形状和尺寸、交流电频 率、金属块的电导率、磁导率 、金属块与线圈的距离、金属
第五章 磁力探伤与涡流探伤
六、涡流探伤技术 探伤前的准备: 选择检验方法及设备；对被探件进行 预处理；根据相应的技术条件或标准来制备对比试样 ；对探伤装置进行预运行；调整传送装置。 确定探伤规范:1)选择探伤频率; 2)确定工件的传送速 度; 3)调整磁饱和程度; 4)相位的调整; 5)滤波器频 率的确定; 6)幅度鉴别器的调整; 7)平衡电路的调定 ; 8)灵敏度的调定。 探伤 探伤结果分析 (5)消磁 (6)结果评定 (7)编写探伤报告
UWE磁粉探伤系统, 工件超过 900mm长的新型磁粉探伤机。产 生旋转磁场, 一次过程检测出 任何方向的裂纹；自动周期设 定夹紧、喷淋、充磁和退磁。
UWS系统特别适用 于长工件的裂纹检 查，例如: 大型涡 轮机的叶片探伤( 大约3米长)
第五章 磁力探伤与涡流探伤
4. 磁粉探伤检验程序 根据被探件的材料、形状、尺寸及需检查缺陷的性质、 部位、方向和形状等的不同，所采用的磁粉探伤方法也 不尽相同，但其探伤步骤大体如下: 探伤前的准备 校验探伤设备的灵敏度，除去被探件表 面的油污、铁锈、氧化皮等。 磁化 确定探伤方法 对高碳钢或经热理(淬火、回火、渗碳、 渗氮)的结构钢零件用剩磁法探伤；对低碳钢、软钢用 连续法； 确定磁化方法。 确定磁化电流种类 一般直流电结合干磁粉、交流电结 合湿磁粉效果较好。
五大常规探伤方法概述及其特点
五大常规探伤方法概述及其特点工业无损探伤的方法很多，目前国内外最常用的探伤方法有五种，即人们常称的五大常规探伤方法。
本文将首先介绍五大常规探伤方法及其特点，并结合汽车维修中的特定条件和需求，选出更适合于汽车维修的探伤方法。
一、五大常规探伤方法概述五大常规方法是指射线探伤法、超声波探伤法、磁粉探伤法、涡流探伤法和渗透探伤法。
1、射线探伤方法射线探伤是利用射线的穿透性和直线性来探伤的方法。
这些射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知，但它可使照相底片感光，也可用特殊的接收器来接收。
常用于探伤的射线有x光和同位素发出的γ射线，分别称为x光探伤和γ射线探伤。
当这些射线穿过物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越校此时，若用照相底片接收，则底片的感光量就小；若用仪器来接收，获得的信号就弱。
因此，用射线来照射待探伤的零部件时，若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些，若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影；若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。
由此可见，一般情况下，射线探伤是不易发现裂纹的，或者说，射线探伤对裂纹是不敏感的。
因此，射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷最敏感。
即射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤，而不适宜面积型缺陷探伤。
2、超声波探伤方法人们的耳朵能直接接收到的声波的频率范围通常是20Hz到20kHz，即音频。
频率低于20Hz的称为次声波，高于20kHz的称为超声波。
工业上常用数兆赫兹超声波来探伤。
超声波频率高，则传播的直线性强，又易于在固体中传播，并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射，这样就可以用它来探伤。
通常用超声波探头与待探工件表面良好的接触，探头则可有效地向工件发射超声波，并能接收界面反射来的超声波，同时转换成电信号，再传输给仪器进行处理。
第五章--电涡流式传感器
（2）调幅式电路 调幅式是以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头 与被测导体之间的关系。图3-42是高频调幅式电路。
Ui R
U0
晶振
Ii L x
高频放大
幅值检波
U0
低频放大
U0
C0
图3-42 高频调幅式测量转换电路
石英晶体振荡器通过耦合电阻R，向由探头线 圈和一个微调电容C0组成的并联谐振回路提 供一个稳幅的高频激励信号，相当于一个恒 流源。测量时，先调节C0，使LC0的谐振频率 等于石英晶体振荡器的频率f0，此时谐振回路 的Q值和阻抗Z也最大，恒定电流Ii在LC0并联 谐振回路上的压降U0也最大。
TTL电平
L0 L LC x0 x 振 C0 荡 L
器
f 0 f
高 频 放 大 器
U 0 U
限 幅 器 鉴 频 器
功 率 放 大 器
计算机计数 定时器 显示器 记录仪
图3-43调频式测量转换电路原理图
TTL电平
L0 L LC x0 x 振 C0 荡 L
器
f 0 f
由于存在集肤效应，电涡流方法只能检测导 体表面的各种物理参量。改变频率f，可控制 检测深度。激励源频率一般为100kHz~1MHz. 为了使电涡流深入金属导体深处，或对距离 较远的金属体进行检测，可采用十几千赫甚 至几百赫兹的低频激励频率。
第五章_涡流检测
Depth Depth
Standard Depth of
Penetration
(Skin Depth)
Eddy Current Density
High Frequency High Conductivity High Permeability
1/e or 37 % of surface density
非磁性导电基体上非导体覆盖层.镀层厚度的测量.振幅 灵敏性涡流法
用电磁(涡流)法测定电导率的标准实施规程 ASTM 有色金属的电磁(涡流)分类标准规程 ASTM 用涡流仪器测量铝阳极镀层及其它非磁性基底金属绝
缘镀层的厚度标准试验方法 ASTM
涡流检测的基本过程
熟悉要检测缺陷的类型，位置，方向 选择合适的探头类型，适应工件的形状，缺陷对涡流有影响 选择合适的线圈激励频率，对表面缺陷检测，可以使用较高的激励频
率得到高分辨率和高灵敏度，对近表面缺陷，使用较低的激励频率得 到较大的穿透深度，但灵敏度会降低。铁磁材料或者高导电率材料需 要更低的激励频率。 制作参考试样，材料与工件基本一致。人工缺陷类似于待测缺陷 选择和安装仪器和探头 通过试样调节仪器到能方便识别缺陷的信号 放置探头到被测工件表面，仪器设置零点 扫查整个待测表面，扫查过程中要保证探头的稳定，因为探头的抖动 将会影响信号的质量。在自动扫查系统中需要相应的夹具 记录分析数据
壳牌公司开发部向Maclean购买了该专利权， 在探头的研制中获得了很大的成功，并用来检 测井下套管。20世纪60年代初期，壳牌公司应 用远场涡流检测技术来检测管线，检测设备包 括信号功率源、信号测量、信号记录和处理， 做成管内能通过的形式，像活塞一样，加动力 之后即可在管线内运动，取名“智能猪”（见 图3）。此装置于1961年5月9日第一次试用，一 次可以检测80公里或更长的管线。[3]
电涡流传感器位移特性实验报告
电涡流传感器位移特性实验实验报告专业：机械工程班级：机械7班学号： ********** 姓名：***2015年11月20日一．前言长度是测量中最常见的物理量之一，我们经常要通过判断物体的位移量来判断物体的状态变化。
除此之外，不少非位移变化量也是通过传感器内部器件相对位移来测量计算得出的。
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。
在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。
按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。
模拟式又可分为物性型和结构型两种。
常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。
数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。
这种传感器发展迅速，应用日益广泛。
电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。
作为一种非接触的线性化计量工具，它能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。
在高速旋转机械和往复式运动机械状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。
如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。
因此我们需要来了解电涡流传感器的相关特性。
二．实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
三．电涡流传感器的工作原理电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。
电涡流式传感器由传感器线圈和被测物体（导电体—金属涡流片）组成，如图1所示。
根据电磁感应原理，当传感器线圈（一个扁平线圈）通以交变电流（频率较高，一般为1MHz ～2MHz ）I1时，线圈周围空间会产生交变磁场H1，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流I2，而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈，这样线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，从而导致传感器线圈的阻抗Z 发生变化。
涡流检测第5章 - 涡流检测新技术讲解
5.2.3 脉冲涡流检测技术研究的近况 3.1 脉冲涡流特征的研究 在同一材料的圆柱形金属导体直径方向不同位置上 预制了相同尺寸的人工缺陷，利用磁场测量装置测量并记 录了个人工缺陷响应信号的特征值，如表1所列数据。
表1 脉冲涡流对于不同位置缺陷响应的时域和频域特征值[1]
位置/mm 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 峰值/mV 107.43 109.25 107.52 107.29 106.90 周期/μ s 1.54 1.54 1.48 1.49 1.54 F1/Hz 589.85 589.85 589.85 589.85 589.85 F2/Hz 3024 3005 3011 3022 3008 位置/mm 7.0 8.0 10.0 14.0 18.0 峰值/mV 104.23 102.78 103.00 102.38 101.65 周期/μ s 1.58 1.54 1.49 1.54 1.54 F1/Hz 589.85 589.85 589.85 589.85 589.85 F2/Hz 3028 3019 2999 3021 3015
的相关信息，据此可实现脉冲涡流的检测与评价。
图4 脉冲涡流的产生及检测信号的拾取过程
检测信号，即瞬态感应电压Vf的大小可根据法拉第 电磁感应定律计算得出：
Vf
V (r,z,t)drdz .......... .......... .......... .......... .......... ...(1) drdz
5.1.1 远场涡流特点
图5-1 远场涡流检测探头
采用穿过式探头（见图5-1），检测线圈与激励 线圈分开，且二者的距离是所测管道内径的二至三
倍；采用低频涡流技术能穿过管壁；主要用于石油
无损检测在机车车辆工艺上的应用(五)涡流检测
在 完 成 了 交换 饥 特 权 级 别 的 多 级 权 限 配 置 、 立 交 换 机 的 本 地 用 户 、 建 对
用户进 行授权 等工 作后 ， 每个 用户 就具有 １ 使 用 、 置交 换机 的相应 权限 。口 ， 配
收 稿 日期 ：０ ７ —８ —１ ２０ ３
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技 术 讲 座
涡 流 检测 方法 ： ２ 涡 流 检 测 的 方 法 和 应 用 范 围
铁道机车车辆３ 人 第 ｌ ２ ０ ７ － ０期 ０ ７年 ｌ ０月
在 涡 流探 伤 中 ， 往往 是 根据 被检 试 件 的形状 、 尺寸 和质 量 要求等 来选 定
（ 试件 几 何尺 寸 ： 状 、 小 、 厚 等 ； ４） 形 大 膜 （） ５ 被检 件 与检 测线 圈 问的 距离 、 盖层 厚 度等 。 覆
３ 涡 流 检 测 的 特 性 ３ １ 标 准பைடு நூலகம்渗 透 深 度 ．
涡 流探 头接 触试 件 （ 电材 料 ） ， 件 内便 形 成 涡 流 ， 导 时 试 涡流 在 试件
俭 测 线 圈 的 种 类 ， 用 的 检 测 线 圈 有 三 类 常 （ ） 过 式 线 圈 。 穿 过 式 线 圈 是 将 被 检 试 样 放 在 线 圈 内 进 行 检 测 的 线 １穿
圈 ． 用 ｊ管 、 、 材 的探 伤 ： 由于线 圈产 生 的磁 场首 先 作用 于试 件 外 擘 ， 适 ： 捧 线
（ ） 头式 线 圈 。探 头 式 线 圈 是 放 置 在 试 样 表 面上 进 行 检 测 的线 圈 ， ３探 它 不 仪 适 用 于 形 状 简 单 的 板 材 、 坯 、 坯 、 坯 、 材 及 大 直 径 管 材 的 表 面 板 方 圆 棒
涡流检测仪器五知识讲解
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3 基本电路
• 振荡器，功放：激励源 • 电桥：检出信号 • 放大器：用于放大微弱的输入信号，提高检测
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3. 三种分类
• 1.按检测线圈输出信号[感应方式]不同分类 • 2.按检测线圈与工件相对位置分类 • 3.按比较方式[线圈绕制连接]分类
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2. 按线圈与工件相对位置分类
• [外]穿过式
• 这种线圈是将工件插入并通过线圈内部进行检测。如图 所示。它可检测管材、棒材、线材等，可以从线圈内部 通过的导电试件。由于采用穿过式线圈、容易实现批量 、高速检验及实现自动化检测，因此，广泛地应用于小 直径的管材、棒材、线材试件的表面质量检测。
• 含义2.检测金属片厚度，利用厚度效应（线圈 的视在阻抗要随金属薄板厚度的不同而发生相 应的变化），测量范围<3倍渗透深度
• 选择较高频率，抑制金属电导率的影响
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涡流探伤仪
• 缺陷会改变导体内涡流的分布，从而影响 线圈阻抗
• 缺陷效应是电导率效应、磁导率效应和直 径效应的局部综合结果。
• 标准比较式（它比式）：典型的差动式涡流俭测．采用二个检测 线圈反向联接成为差动形式。如图b所示、一个线圈中放置被检 试件(与被测试件具有相同材质、形状、尺寸且质量完好)，而另 一个线圈中放置被检试件。由于这两个线圈接成差动形式，当被 检试件质量不同于标准试件(如存在裂纹)时，检测线圈就有信号 输出，实现对试件的检测。
（a）绝对式；（b）标准比较式；（c）自比较式
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绝对式和自比式[单线圈和差动线圈]
• 绝对式 • 对所有变化敏感 • 易区分混合信号 • 显示缺陷整个长度
五大常规无损检测技术的原理和特点
五大常规无损检测技术的原理和特点一、射线检测（RT）射线检测（Radiographic Testing），业内人士简称RT，是工业无损检测（Nondestructive Testing）的一个重要专业门类。
射线检测主要的应用是探测工件内部的宏观几何缺陷。
按照不同特征，可将射线检测分为多种不同的方法，例如：X射线层析照相（X-CT）、计算机射线照相技术（CR）、射线照相法，等等。
射线照相法，利用X射线管产生的X射线或放射性同位素产生的γ射线穿透工件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。
该方法是最基本、应用广泛的的一种射线检测方法，也是射线检测专业培训的主要内容。
（一）射线照相法的原理射线检测，本质上是利用电磁波或者电磁辐射（X射线和γ射线）的能量。
射线在穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射使其强度减弱。
强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿透的厚度。
如果被透照物体（工件）的局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件（例如在焊缝中，气孔缺陷里面的空气衰减系数远远低于钢的衰减系数），该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。
把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，经过暗室处理后得到底片。
射线穿透工件后，由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位等会出现黑度差异。
射线检测员通过对底片的观察，根据其黒度的差异，便能识别缺陷的位置和性质。
（二）射线照相法的特点1、适用范围适用于各种熔化焊接方法（电弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等）的对接接头，也能检查铸钢件，在特殊情况下也可用于检测角焊缝或其他一些特殊结构工件。
2、射线照相法的优点①缺陷显示直观：射线照相法用底片作为记录介质，通过观察底片能够比较准确地判断出缺陷的性质、数量、尺寸和位置。
②容易检出那些形成局部厚度差的缺陷：对气孔和夹渣之类缺陷有很高的检出率。
③射线照相能检出的长度和宽度尺寸分别为毫米数量级和亚毫米数量级，甚至更少，且几乎不存在检测厚度下限。
2022秋新教材高中物理第二章电磁感应第五节涡流现象及其应用课件粤教版选择性必修第二册
答案：C
2．(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿
着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中
()
A．磁铁做匀速直线运动 C．小车向右做加速运动
B．磁铁做减速运动 D．小车先加速后减速
解析：磁铁水平穿过螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由于电磁阻尼，整 个过程中，磁铁做减速运动，B正确；对于小车上的螺线管，在此过程中，螺线 管会产生感应电流，由于电磁驱动，使小车向右运动起来，在磁铁穿过螺线管 过程中，一直做加速运动，C正确。 答案：BC
较差 D．电磁炉通电线圈加变化的电流后，在锅底产生涡流，进而发热工作
解析：锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是变化的电流，不是 恒定的电流，故A错误，D正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁 炉的加热作用，故B错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热锅，陶瓷锅 或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，C错误。 答案：D
1．填一填
(1)涡流：由于电磁感应，在导体内部产生的 感应电流 ，看起来就像水中的旋涡。 (2)涡流现象：整块导体内部发生 电磁感应 而产生感应电流的现象。
(3)涡流的热效应：高频感应炉、电磁炉等。
2．判一判
(1)导体中产生了涡流，导体本身会产生热。
(√)
(2)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流。
(3)电磁阻尼 ①定义：当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，并且 安培力总是 阻碍 导体的运动的现象。 ②应用：磁电式电表指针转动时，铝框中产生的涡流，由于电磁阻尼作用，铝 框很快停止摆动。
(4)涡流的磁效应
①概念：涡流产生磁场的现象。
②应用：金属探测器。
电磁电涡流测厚仪安全操作及保养规程
电磁电涡流测厚仪安全操作及保养规程
安全操作规程：
1.在操作仪器之前，必须先进行仪器的检查，确认仪器电源接地可靠，电磁电涡流传感器连接牢固，并检查测量面的清洁情况。
2.操作人员必须佩戴符合安全标准的防护眼镜和手套，以防止误操作
或仪器故障时可能导致的事故伤害。
3.在使用仪器之前，应先熟悉仪器的操作说明书，掌握测量原理和测
量方法，并遵守使用规定。
4.在进行测量时，应保持仪器和被测物体表面的清洁，确保测量结果
的准确性。
同时，避免将电磁电涡流传感器碰撞到硬物，以免造成损坏。
5.当仪器工作时，应确保周围环境干燥、无温度波动和电磁干扰。
如
遇到强磁场、高温或湿度较大的环境，应避免使用仪器，以免影响测量精
度和仪器寿命。
6.在仪器工作过程中，严禁触摸传感器和工件表面，以免发生意外伤害。
同时，避免非专业人员操作仪器，以防止误操作或造成仪器损坏。
7.当测量完毕后，应将仪器的电源关闭，并将传感器放置在干燥的环
境中，以延长仪器的使用寿命。
保养规程：
1.定期对仪器进行清洁，使用干净的软布擦拭仪器表面和传感器，注
意不要使用刺激性液体进行清洗，以免损坏仪器。
2.仪器存放时应避免阳光直射和潮湿环境，以防止仪器受潮或受热，损坏仪器电路。
3.仪器长期不用时，应及时将电池取出，以防止电池漏液腐蚀仪器内部电路。
5.在仪器进行维修时，应确保维修人员具备相关技术知识和经验，遵守维修规程，以确保仪器的正常运行和安全。
通过遵守以上安全操作和保养规程，可以确保电磁电涡流测厚仪的正常使用，保证测量结果的准确性，并延长仪器的使用寿命。
旋进旋涡流量计操作说明书
旋进旋涡流量计使用说明目录一、概述二、结构与工作原理三、主要技术参数与功能四、选性与安装五、使用方法六、接线七、故障现象及排除方法八、包装、运输及贮存九、开箱及检查附录（一）天然气真实相对密度Gr的确定附录（二）天然气物理性质表智能旋进旋涡流量计一、概述智能旋进旋涡流量计是我公司开发研制的具有国内领先水平的新型气体流量仪表。
该流量计集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力、压缩因子自动补偿，是石油、化工、电力、冶金等行业用于气体计量的理想仪表。
1.1产品主要特点●无机械可动部件，不易腐蚀，稳定可靠，寿命长，长期运行无须特殊维护；●采用16位电脑芯片，集成度高，体积小，性能好，整机功能强；●智能型流量计集流量探头、微处理器、压力、温度传感器于一体, 采取内置式组合,使结构更加紧凑，可直接测量流体的流量、压力和温度，并自动实时跟踪补偿和压缩因子修正；●采用双检测技术可有效地提高检测信号强度，并抑制由管线振动引起的干扰；●采用国内领先的智能抗震技术，有效的抑制了震动和压力波动造成的干扰信号；●采用汉字点阵显示屏，显示位数多，读数直观方便，可直接显示工作状态下的体积流量、标准状态下的体积流量、总量，以及介质压力、温度等参数；●采用EEPROM技术，参数设置方便，可永久保存，并可保存最长达一年的历史数据；●转换器可输出频率脉冲、4～20mA模拟信号，并具有RS485接口，可直接与微机联网，传输距离可达1.2km；●多物理量参数报警输出，可由用户任选其中之一；●流量计表头可360度旋转，安装使用简单方便；●配合本公司的FM型数据采集器，可通过因特网或者电话网络进行远程数据传输●压力、温度信号为传感器输入方式，互换性强；●整机功耗低，可用内电池供电，也可外接电源。
1.2主要用途智能旋进旋涡流量计可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、城市供气等行业测量各种气体流量，是目前油田和城市天然气输配计量和贸易计量的首选产品。
《涡流检测》课件
《涡流检测》课件一、教学内容本节课的教学内容来自于《无损检测》一书的第五章，主要讲述涡流检测的原理、设备和应用。
具体内容包括：涡流检测的基本原理、涡流检测的设备组成、涡流检测的适用范围和限制、以及涡流检测在实际工程中的应用案例。
二、教学目标1. 让学生了解涡流检测的基本原理，理解涡流检测的设备组成和工作方式。
2. 通过实例分析，使学生掌握涡流检测在实际工程中的应用。
3. 培养学生对涡流检测技术的兴趣，激发学生对无损检测领域的研究热情。
三、教学难点与重点1. 涡流检测的基本原理。
2. 涡流检测设备的组成和工作方式。
3. 涡流检测在实际工程中的应用。
四、教具与学具准备1. PPT课件。
2. 涡流检测设备实物图。
3. 涡流检测实例视频。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过涡流检测设备实物图，让学生了解涡流检测在实际工程中的应用。
2. 涡流检测原理讲解：讲解涡流检测的基本原理，包括涡流的产生、发展和消失过程。
3. 涡流检测设备组成：介绍涡流检测设备的组成，包括发射器、接收器、探头等。
4. 涡流检测工作方式：讲解涡流检测的工作方式，包括断线检测、裂纹检测、材料识别等。
5. 实例分析：通过涡流检测实例视频，分析涡流检测在实际工程中的应用。
6. 随堂练习：让学生结合实例，分析涡流检测的适用范围和限制。
7. 板书设计：涡流检测原理、设备组成、应用案例。
8. 作业设计：题目1：涡流检测的基本原理是什么？答案：涡流检测的基本原理是利用交变磁场在导体中产生的涡流效应，对导体进行无损检测。
题目2：涡流检测设备主要由哪些部分组成？答案：涡流检测设备主要由发射器、接收器、探头等部分组成。
题目3：涡流检测在实际工程中有什么应用？答案：涡流检测在实际工程中可以用于断线检测、裂纹检测、材料识别等。
六、课后反思及拓展延伸1. 反思本节课的教学效果，看是否达到了教学目标。
2. 探讨涡流检测在其他领域的应用，激发学生的研究热情。
3. 搜集更多关于涡流检测的最新研究成果，下一节课与学生分享。
脉冲涡流测厚
脉冲涡流测厚一、引言脉冲涡流测厚技术是一种非接触式的测量方法，可以用于金属、陶瓷、塑料等材料的厚度测量。
该技术具有高精度、高速度、高灵敏度等优点，已广泛应用于工业生产和科学研究中。
二、脉冲涡流测厚原理脉冲涡流测厚技术是基于涡流原理开发的一种无损检测技术。
当交变电流通过线圈时，会在线圈周围产生一个交变磁场。
如果有导体靠近线圈，则导体内部也会产生一个涡流，这个涡流所产生的磁场又会影响线圈内的电路，并改变线圈内电路的阻抗值。
通过检测这个阻抗值的变化，可以计算出被检测物体的厚度。
三、脉冲涡流测厚仪器脉冲涡流测厚仪器主要由探头和电子控制系统两部分组成。
探头是将交变电源信号转换为交变磁场，并将被检物体所产生的涡流转换为电信号输出到电子控制系统中。
电子控制系统接收探头输出的信号，并进行信号处理和计算，最终将测量结果显示在屏幕上。
四、脉冲涡流测厚应用脉冲涡流测厚技术已广泛应用于各个领域，如金属加工、汽车制造、航空航天、建筑材料等。
具体应用包括以下几个方面：1. 金属加工脉冲涡流测厚技术可以用于金属板材的厚度测量，特别是对于较薄的板材，该技术具有高精度和高速度的优势。
2. 汽车制造脉冲涡流测厚技术可以用于汽车轮毂、刹车盘等零部件的厚度检测，确保产品质量符合标准要求。
3. 航空航天脉冲涡流测厚技术可以用于飞机翼板、发动机叶片等零部件的厚度检测，确保飞行安全。
4. 建筑材料脉冲涡流测厚技术可以用于混凝土结构物的非破坏性检测，如桥梁、隧道、水泥地面等。
五、脉冲涡流测厚技术的优势1. 非接触式：脉冲涡流测厚技术不需要与被检物体接触，避免了对被检物体的损伤和污染。
2. 高精度：脉冲涡流测厚技术的精度可以达到0.01mm，满足大多数工业生产和科学研究的要求。
3. 高速度：脉冲涡流测厚技术的测量速度可以达到每秒数百次，大大提高了生产效率。
4. 高灵敏度：脉冲涡流测厚技术可以检测出微小的涡流信号，对于一些特殊材料和特殊工艺具有很好的适应性。
第5章 渗透检测与涡流检测2013讲解
五、涡流检测
(一)涡流检测原理
涡流检பைடு நூலகம்是以电磁感应原理为基础的。 当检测线圈通以交变电流,线圈内交变 电流的流动将在线圈周围产生一个交 变磁场,这种磁场称为“原磁场”。把一 导体置于原磁场中时,在导体内将产生 感应电流，这种电流叫做涡流。导体 中的电特性(如电阻,磁导率等)变化时, 将引起涡流的变化，而涡流产生的反 作用磁场（称为“涡流磁场”）又将 使检测线圈的阻抗发生变化。因此， 在工件形状尺寸及探测距离等固定的 条件下，通过测定检测线圈阻抗的变 化，可以判断被测工件有无缺陷存在。
4
3、渗透检测的分类 1）根据渗透液所含染料成分分类可分为 荧光法和着色法两大类。 2）根据渗透液去除方法分类可分为水洗 型、后乳化型和溶剂去除型三大类。
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3）按以上分类方法，可组合成一些常用的渗透探伤方法： 1.着色渗透探伤法
这种探伤方法使用的渗透液主要是 2.荧光渗透探伤法
这种探伤方法是使用含有荧光物质的渗透剂，经 3.水洗型渗透探伤法 清洗后保留在缺陷中的渗透液被显象剂吸附出来。 这种探伤法主要用于荧光渗透剂，用经干燥 用紫外光源照射，使荧光物质产生波长较长的可 这种探伤方法以水为清洗剂，渗透剂以水为 后的细颗粒干粉可获得很薄的粉膜，对荧光 见光，在暗室中对照射后的工件表面进行观察， 溶剂，或者在渗透剂中加有乳化剂，使非水 湿式显象剂是在具有高挥发性的有机溶剂中 显象有利，可提高探伤灵敏度。 通过显现的荧光图象来判断缺陷的大小、位置及 4.溶剂去除渗透探伤法 形态。 溶性的渗透剂发生乳化作用而具有水溶性。 加入起吸附作用的白色粉末配制而成，这些
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典型考题
7、荧光渗透检测和荧光磁粉检测都要使用的黑光灯其发 出紫外光的中心波长是(3650 ) ； 8、液体渗透探伤是利用液体的（毛细）现象实现的，液 体的渗透能力与液体的表面张力系数有关，一般说来， （挥发）性能好的液体，其表面张力系数小，在（高温） 情况下，以及有（杂质）的情况下，液体的表面张力系数 也小； 9 、液体渗透探伤是应用物理学上的 ( 毛细管 ) 现象实施的， 液体表面张力越(小 )，越容易润湿固体表面，其渗透能力 越强； 10、水洗型湿法显示渗透探伤的操作步骤按顺序是： (预 清洗)-(渗透)-(清洗)-(干燥)-(显像)-(观察)-(后处理)
电磁感应判断涡流方向的方法
电磁感应判断涡流方向的方法引言：电磁感应是物理学中的重要概念之一，涡流是电磁感应的一种重要现象。
涡流的方向对于电磁感应的研究和应用具有重要意义。
本文将介绍一些用于判断涡流方向的方法，希望能为读者提供一些有用的信息。
一、法拉第定律法拉第定律是电磁感应的基本定律之一，它描述了磁场变化时产生的感应电动势。
根据法拉第定律，当磁场的磁通量发生变化时，会在闭合回路中产生感应电流。
涡流就是由这种感应电流产生的。
二、右手定则右手定则是一种常用的判断涡流方向的方法。
根据右手定则，将右手伸直，将大拇指指向磁场方向，四指弯曲的方向就是涡流的方向。
这个方法简单易行，适用于各种情况下判断涡流方向。
三、楞次定律楞次定律是电磁感应的另一个基本定律，它描述了当磁场通过闭合回路时，产生的涡流会产生一个磁场，该磁场的方向与原磁场方向相反。
根据楞次定律，可以判断涡流的方向与磁场的方向相反。
四、涡流感应磁场的方向涡流产生的感应磁场具有一定的方向，根据涡流感应磁场的方向可以判断涡流的方向。
涡流感应磁场的方向与涡流方向成直角，可以通过使用右手定则来判断涡流感应磁场的方向。
五、涡流引起的能量损耗涡流产生的感应电流会引起能量损耗，这是由于涡流在导体中流动时会产生电阻，从而产生热量。
根据能量损耗的方向可以判断涡流的方向，能量损耗的方向与涡流方向相同。
六、涡流的应用涡流在工业生产中有着广泛的应用。
例如，涡流无损检测技术可以用于检测金属材料的缺陷，通过判断涡流方向可以确定缺陷的位置和性质。
此外，涡流制动技术也是一种常用的制动方式，通过涡流的产生来实现制动效果。
结论：涡流的方向对于电磁感应的研究和应用具有重要意义。
本文介绍了一些用于判断涡流方向的方法，包括右手定则、楞次定律、涡流感应磁场方向、能量损耗方向等。
希望这些方法对读者有所帮助，让大家对涡流的方向有更深入的了解。
UT检测概述
第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方式。
要紧应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。
射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。
射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。
超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。
磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。
涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。
磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。
第二章超声波探伤的物理基础第一节大体知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。
超声波就是一种机械波。
机械波主要参数有波长、频率和波速。
波长?：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，经常使用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时刻内所传播的距离称为波速，经常使用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C=? f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一按时，波速愈大，波长就愈长；当波速一按时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。
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检测线圈的阻抗图
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阻抗归一化：横坐标(R-R1)/ωL1；纵 坐标X/ωL1 (归一化)阻抗图：半圆；线圈自身阻 抗 (0,1) 应用条件：厚度小的导体（相当于渗 透深度，可用涡流环等效）
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3.3.2 有效磁导率和特征频率
有效磁导率 在半径为r、磁导率为μ、电导率为σ的长直圆柱 导体上， 紧贴密绕一螺线管线圈。在螺线管中 通以交变电流，则圆柱导体中会产生一交变磁 场，由于趋肤效应，磁场在圆柱导体的横截面 上的分布是不均匀的。于是人们提出了一个假 想模型：圆柱导体的整个截面上有一个恒定不 变的均匀磁场，而磁导率却在截面上沿径向变 化，它所产生的磁通等于圆柱导体内真实的物 理场所产生的磁通。
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这样，就用一个恒定的磁场和变化着的磁导率替代了
实际上变化着的磁场和恒定的磁导率，这个变化着的
磁导率便称为有效磁导率，用μeff表示，同时推导出它 的表达式为
eff
J1 ( jkr) 2 jkr J 0 ( jkr)
2πf
。
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其中， k
有效磁导率
有效磁导率μeff：由导体电磁特性引起的、 由ka决定的无量纲变量，是一个复数，其 模小于1。 可以计算出μeff关于 ka 或 f/fg 的数据表（表 3-2），便于使用。
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频率比
f/fg =2πfμσa2 = (ka)2
有效磁导率是ka的函数，也 是f/fg的函数，图3-19 应用：根据试件特性计算特 征频率，查技术资料选取最 佳频率比，由此计算激励频 率 激励频率是涡流检测最重要 的仪器参数
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习题3.2
321. 对于渗透深度的计算公式，若采用工程 单位： (1/*cm) , (mm)，公式中的常数 为何值？ 322. 关于特征频率的计算公式，试证明采用 单位 (1/*cm) , d(mm)或 (m/*mm2) , (cm)，公式不变。 323. 对于大平面导体，在2倍渗透深度处， 涡流磁场幅度衰减多少？相位滞后多少？
③ ④
⑤
较难实现的场合；
⑥ ⑦
对复杂的零件进行全面检测时，效率相对较低； 工业探伤中，难以区分缺陷的种类和形状。
3
3.2.1 电磁感应
1.电磁感应定律(楞次定律、法拉第电 磁感应定律) 2.自感和互感
3.涡流检测中的电磁感应
4
3.2.2 涡流
涡电流；涡流 如图所示，假如把一块金 属导体放在变化着的磁场 之中，由于金属导体将会 不断地切割磁力线，从而 在金属导体中产生感应电 动势。同时，在导体内形 成一个自成闭合回路的， 其形状很像水中旋涡的电 流。这个电流就叫做涡流 或涡电流。
3.1 涡流检测概述
1、定义 涡流检测就是利用电磁感应原理，使导电 的试件（导体）在交变磁场作用下产生涡 电流（简称涡流），通过测量涡流的变化 量，来进行试件的探伤、材质的检验和形 状尺寸的测试等。
1
3.1 涡流检测概述
2、涡流的产生
如图1所示，使线圈1与线圈2相靠近，把线圈1接在交流电源上，通 以交流电，在线圈2上就会感应产生交流电。这是由于线圈1通过交 流电时，能产生随时间而变化的磁力线，这些磁力线穿过线圈2， 使它感应产生交流电。如果使用金属板代替线圈2，同样也可以使 金属板导体产生交流电，如图2所示。
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3.2.3 趋肤效应和渗透深度
代入0=4*10-7 H/m，得 =503/(fr)1/2 (m) 工程单位： (1/cm) , (mm)，系数50.3 适用条件：大平面导体 渗透深度与激励频率的关系：如下图所示
渗 透 深 度 /in
频率/Hz
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3.3 涡流阻抗分析法
1—缺陷；2—线圈；3—涡流
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3.2.3 趋肤效应和渗透深度
趋肤效应：涡流集中在导体表面的现象 影响因素：电流的频率；电导率；磁导率 渗透深度 ：涡流密度或磁场强度衰减至 表面数值1/e（37％）时的深度。 =1/(f )1/2；f (Hz)， （磁导率H/m）， μσ)1/2a，包括电磁特性、几何尺寸、 激励频率 定义：使ka ＝1的频率为特征频率fg 由μσωa2＝1 得 fg=1/(2πμσa2) 特征频率：由试件电磁特性和尺寸决定的、 具有频率单位的物理量，可以认为是试件 参数(μσa) 如何关联仪器参数( f ) ？
图1 电磁感应现象
图2 涡流的产生
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3.1 涡流检测概述
3、主要特点
① ②
对导电材料表面或者近表面缺陷检测灵敏度较高； 应用范围广，对影响感生电流的各种物理和工艺因素均可检 测； 一定条件下，能反应有关裂纹深度的信息； 不需要耦合剂，易实现棒材、管材、线材高速、高效的自动 化检测； 可以在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其他检测方法
阻抗分析法是以分析涡流效应引起线圈阻抗 的变化及其相位变化之间的密切关系为基础，从 而鉴别各影响因素效应的一种分析方法 3.3.1 线圈的阻抗 3.3.2 有效磁导率和特征频率 3.3.3 涡流检测相似律 3.3.4 复阻抗平面图 3.3.5 穿过式线圈的阻抗分析 8
3.3.1 线圈的阻抗
线圈自身的阻抗(R1+jωL1)，等效电路 耦合线圈，等效电路 反射阻抗：副边对原边的作用 视在阻抗(R+jX)：自身阻抗+反射阻抗 阻抗图：横轴视在电阻；纵轴视在电抗