无损检测——涡流检测特点及原理

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U ? I Z ? I(R ? jX ) ? I?R ? j( X L ? XC )?
R、L、C串 联电路
Z ? R? jX ? R? j(XL ? XC)
XL ?? L
X C ? 1/ ? C
R: 电阻 X：电抗 Z：阻抗
XL:感抗
? 原、副边的回路电压方程
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U1 ? (R1 ? j? L1) I1? j? M I 2
? ? 1/
? f ??
？？为什么说涡流试验法只能对金属材料的表面或近表面进 行检测(对内部缺陷因灵敏度过低而效果不佳） ？
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0 ? (R2 ? j? L2 ) I 2 ? (R ? jX ) I 2 ? j? M I1
? 副边(原边)中的电流在原边
(副边)中产生的互感电动势 . . j? M I 2 ( j? M I 1 )
X L1 ? ? L1 , X L 2 ? ? L2 , X M ? ? M ,
R22 ? R2 ? R , X 22 ? X L 2 ? X
实现自动化检测； （4）对高温状态的导电材料进行涡流检测。尤其重要的是加热到居里
温度以上的材料，检测时不再受到磁导率的影响，可以像非磁性金 属那样用涡流法进行探伤、材质检验以及棒材直径、壁厚等测量； （5）涡流及反作用磁场对金属材料工件的物理和工艺性能的多种参数 有反应，是一种多用途的检测方法。
பைடு நூலகம்
涡流检测基本原理
?耦合系数 ：表示两个线圈耦合紧密程度
K ? M / L1L 2
? 两个线圈的轴线一致时，靠的越近，耦合 越紧密 ,M值越大，耦合系数随之增大。但 是耦合系数 K始终是一个小于 1的正数。因 为有漏磁存在。
变压器耦合式互感电路-涡流检测模型
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Um ? Im Z ? Im(R ? jX) ? Im?R ? j(XL ? XC)?
? 涡流检测是以电磁感应原理为基础。 ? 当载有交变电流的检测线圈靠近导电材料时，
由于线圈磁场的作用，材料中会感生出涡流。 涡流的大小、相位以及流动方式等受到材料导 电性能的影响，而涡流产生的反作用磁场又使 检测线圈的阻抗发生变化，因此，通过测定检 测线圈阻抗的变化，可以得到被检材料有无缺 陷的结论。
涡流检测基础
涡流 涡流检测特点 涡流检测基本原理 变压器耦合式互感电路 ——涡流检测模型 趋肤效应 渗透深度
涡流 :金属在变动的磁场中或相对于磁场运动，金 属体内感生出漩涡状流动的电流
涡流检测特点
（1）只适用于产生涡流的导电材料； （2）涡流检测时不要求检测线圈与被检材料紧密接触 （3）检测时无需耦合剂。不必在检测线圈和工件之间充填，从而容易
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U 1 ? ( R 1 ? jX L 1 ) I 1 ?
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0 ? ( R 22 ? jX 22 ) I 2 ?
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jX M I 2
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jX M I 1
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I2 ?
? jX
M
I1 R 22
?
jX 22
变压器耦合式互感电路
折合电阻、折合电抗、折合阻抗
R 折合 X 折合
?
X
2 M
R 22
/(
R
2 22
?
X
趋肤效应：当交变电流通过导体时(例如圆截面的直长导 线)，由于导线周围存在电磁场，导线本身就会产生涡流 ;涡流 的磁场会引起高频交变电流趋向导线表面，使导线横截面上电 流的分布不均匀;表面层上的电流密度最大，随着进入导体深 度的增大而减小的现象
渗透深度：把电流密度下降到表面电流密度 1／e倍(大约37％) 处的深度；与导线的电导率、磁导率及交变电流频率有关；
2 22
)；
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?
X
2 M
X
22
/(
R
2 22
?
X
2 22
)
Z 折合 ? R 折合 ? jX 折合
意义 在这种变压器耦合式互感电路中，尽管原、副
边之间没有直接的电的联系，但由于互感的存在， 副边电路的闭合而得到的副边电流，会通过互感影 响原边电路中电压和电流之间的关系。 作用
在以电磁感应原理为基础的涡流检测中，检测 线圈和被检金属之间就可以等效为这种电路，因此， 可以参照这种电路的分析方法来分析涡流检测的问 题。