涡流检测
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。
涡流检测—涡流检测技术(无损检测课件)
检测线圈的分类
穿过式线圈 检测管材、棒材和线材，用于在线检测
探头式线圈 放在板材、钢锭、棒、管、坯等表面上用，尤其适用于局部检
测，通常线圈中装入磁芯，用来提高检测灵敏度，用于在役检测 内插式线图
管内壁、钻孔。用于材质和加工工艺检查
第3节 涡流检测的基本原理
4. 设备器材
一般的涡流检测仪主要由振荡器、探头、信号输出电 路、放大器、信号处理器、显示器、电源等部分组成
第3节 涡流检测的基本原理
5. 检测技术
缺陷检测即通常所说的涡流探伤。主要影响因素包括工作 频率、电导率、磁导率、边缘效应、提离效应等。
➢ 工作频率是由被检测对象的厚度、所期望的透入深度、要 求达到的灵敏度或分辨率以及其他检测目的所决定的。检 测频率的选择往往是上述因素的一种折衷。在满足检测深 度要求的前提下，检测频率应选的尽可能高，以得到较高 的检测灵敏度。
5. 检测技术
➢ 边缘效应：当检测线圈扫查至接近零件边缘或其上面的孔 洞、台阶时，涡流的流动路径就会发生畸变。这种由于被 检测部位形状突变引起涡流相应变化的现象称为边缘效应。 边缘效应作用范围的大小与被检测材料的导电性、磁导性、
检测线圈的尺寸、结构有关。
5. 检测技术
➢ 提离效应：针对放置式线圈而言，是指随着检测线圈离开 被检测对象表面距离的变化而感应到涡流反作用发生改变 的现象，对于外通式和内穿式线圈而言，表现为棒材外径 和管材内径或外径相对于检测线圈直径的变化而产生的涡 流响应变化的现象。
4. 设备器材
检测仪器的基本组成和原理： 激励单元的信号发生器产生交变电流供给检测线 圈，放大单元将检测线圈拾取的电压信号放大并 传送给处理单元，处理单元抑制或消除干扰信号， 提取有用信号，最终显示单元给出检测结果。
涡流检测
涡流检测技术
涡流检测技术
3 1 2 3 4
涡流检测的原理 涡流检测的仪器设备 涡流检测方法
涡流检测的应用
涡流检测的原理
3 1 2 3 4
涡流检测的基本知识 涡流检测的基本原理 趋肤效应
渗透深度
涡流检测的基本知识
涡流
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 旋涡状流动的电流
=
1 f
涡流检测的基本知识
渗透深度是反映涡流密度分布于被检材料的电导率、磁导 率及激励频率之间基本关系的特征值。f、μ、σ 越大， 则渗透深度越小
由于被检工件表面以下3δ处的涡流密度仅约为其表面密 度的5%，因此通常将3δ作为实际涡流探伤能够达到的极 限深度
涡流检测仪器
3 1 2 3
示波管
显示出来
计算机的CRT
涡流检测仪
涡流检测仪的工作原理
振荡器产生各种频率的振荡电流通过检测线圈产 生交变磁场在试件中产生感生涡流，当试件存在 缺陷或物理变化时，线圈电压发生变化，通过信 号输出电路将线圈电压变化量输入放大器放大，
经信号处理器消除各种干扰信号，最后将有用信
号输入显示器显示检测结果。
涡流检测仪 涡流检测线圈 对比试样
涡流检测仪
3 1 2 3
仪器的类别 涡流检测仪组成 涡流检测仪的工作原理
涡流检测仪
仪器的类别
按检测目的分：
导电仪
测厚仪
探伤仪
导电仪
测厚仪
探伤仪
涡流检测仪
指示检测结果
指示检测结果
鉴别影响因素
鉴别影响因素
检测涡流信息
检测涡流信息
产生激励信号
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]
涡流检测—涡流检测基本原理(无损检测课件)
第2节 涡流检测的基本原理
原理
原理：当载有交变电流的线圈接近被检工件时，材料表面与近 表面会感应出涡流，其大小、相位和流动轨迹与被检工件的电 磁特性和缺陷等因素有关，涡流产生的磁场作用会使线圈阻抗 发生变化，测定线圈阻抗即可获得被检工件物理、结构和冶金 状态等信息。
第2节 涡流检测的基本原理
2. 涡流检测的特点
➢ （1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ适用于各种导电材质的试件探伤。包括各种钢、钛、 镍、铝、铜及其合金。
➢ （2）可以检出表面和近表面缺陷。 ➢ （3）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测。 ➢ （4）由于采用非接触式检测，所以检测速度很快。 ➢ （5）不需接触工件也不用耦合介质，所以可以进行高温
在线检测。
2. 涡流检测的特点
➢ （6）形状复杂的试件很难应用。因此一般只用其检测管 材，板材等轧制型材。
➢ （7）不能显示出缺陷图形，因此无法从显示信号判断出 缺陷性质。
➢ （8）各种干扰检测的因素较多，容易引起杂乱信号。 ➢ （9）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出 ➢ （10）不能用于不导电材料的检测。
无损检测技术中的涡流检测方法详解
无损检测技术中的涡流检测方法详解无损检测技术是一种用于检测材料或构件内部缺陷或性能状态的技术方法，它可以在不破坏被检测材料的情况下对其进行评估和监测。
涡流检测作为无损检测技术的一种方法，被广泛应用于工业生产、航空、航天、汽车、电力等领域。
本文将对涡流检测方法进行详细解释和阐述。
涡流检测是一种基于电磁感应原理的无损检测技术。
其原理是利用交流电源产生的交变电磁场在被测材料中产生涡流，通过对涡流的测量，来判断被测材料的缺陷或性能状态。
涡流检测方法可以检测到多种类型的缺陷，如裂纹、腐蚀、疏松等。
涡流检测方法主要包括以下几个方面：1. 电磁感应原理：涡流检测是基于电磁感应原理的，通过交流电源产生的交变电磁场在被测材料中产生涡流。
当被测材料中存在缺陷时，涡流的路径和强度会发生变化，从而可以判断缺陷的位置和性质。
2. 探头设计：涡流检测中使用的探头通常由线圈和磁芯组成。
线圈通过交流电源激励产生交变磁场，磁芯则用于集中和引导磁场。
探头的设计对于检测效果起着重要的作用，不同类型的缺陷需要不同设计的探头。
3. 缺陷识别：通过分析涡流的强度、相位、频率等参数，可以判断被测材料中的缺陷类型和尺寸。
例如，对于裂纹缺陷，涡流的强度和相位会出现明显的变化。
通过对涡流信号进行数学处理和分析，可以得到准确的缺陷识别结果。
4. 检测技术：涡流检测技术可以分为静态检测和动态检测两种。
静态检测是指将被测材料放置在固定位置，通过探头对其进行检测。
动态检测则是指将探头和被测材料相对运动，通过对运动产生的涡流信号进行检测。
动态检测常用于对大型或复杂构件的检测。
涡流检测方法具有以下优点：1. 非接触性：涡流检测不需要直接接触被测物体，因此不会对被测材料造成损伤或影响其性能。
2. 高灵敏度：涡流检测可以检测到微小尺寸的缺陷，对于裂纹等细小缺陷具有很高的灵敏度。
3. 适用范围广：涡流检测方法适用于多种材料，如金属、合金、陶瓷等。
同时，它可以应用于不同形状和尺寸的材料和构件。
第3章涡流检测技术
? 逆磁质：
? 感生磁场微弱、与外磁场方向相反的物质，如铜。
? 铁磁质：
? 感生磁场强的物质，如铁，钴、镍及其合金。
? 磁导率：
相对磁导率 ：
3.2.1.3 电磁感应
? 1．电磁感应：
? 当穿过闭合导电回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中将产生 电流的现象。
? 法拉第感应定律 感应电动势
? 2. 自感应：
? 3.2.2 涡流检测技术原理
3.2.1 与涡流检测相关的电学和磁学基本知识
? 3.2.1.1 金属的导电性
? 3.2.1.2 金属的磁特性 ? 3.2.1.3 电磁感应
3.2.1.2 金属的磁特性
? 磁化：
? 物质在外磁场作用下感生出磁场的物理过程称为磁化。
? 顺磁质：
? 感生磁场微弱、与外磁场方向相同的物质，如铝。
? 表面或近表面缺陷检测 ? 只适用于导电材料 ? 非接触，无需耦合 ? 检测速度快，易于实现自动化 ? 适用于高温检测 ? 适用于异型材料和小零件检测
3.1.3 涡流检测的发展过程
? 1879年，英国人休斯利用感生涡流对不同的合金进行了判 断实验。
? 20世纪50年代初，德国的福斯特等人提出阻抗平面图分析 法和相似定律。
? 涡流检测根据线圈视在阻抗（信号）的变化特征获得被检材料的物理 特性或工艺特性（信息）。
of Penetration
(Skin Depth)
Eddy Current Density
High Frequency High Conductivity High Permeability
1/e or 37 % of surface density
Depth
Eddy Current Density Low Frequency Low Conductivity Low Permeability
涡流检测
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7.2 涡流检测设备
• （2）示波管显示多用于较大的涡流检测仪器中。它可以把探头检 测到的阻抗在阻抗平面上的二维分量以图形显示出来。检测线圈的阻抗 特性如图7-3所示，当线圈远离工件时，空载阻抗Z0在阻抗平面上对应于 P0点，阻抗角为α0；当线圈靠近工件检测时，由于受工件和涡流的影响， 线圈阻抗变为Z1，在阻抗平面上对应于P1点，阻抗角为α1。随着工件缺 陷以及探头距缺陷位置的不同，P1点会在阻抗平面上以一定轨迹变动。 • 涡流检测时，由于集肤效应的存在，使得表层下不同深度和缺陷对 探头阻抗的影响不同，表层下大缺陷引起的信号幅值有可能与小缺陷引 起的信号幅值相同，因此不能根据信号幅值确定缺陷的深度。但示波管 显示可解决这一问题。实验表明，涡流检测时，表面下的涡流滞后于表 面涡流一定的相位角，在无限厚的材料内，滞后的相位角与缺陷深度有 线性关系，因而利用相位分析即可判断出缺陷的深度。实际检测时情况 复杂得多，可用试样确定相位与缺陷深度的关系。图7-4是用表面探头 检测厚铝板缺陷时，相位角与缺陷深度的依赖关系。
• 因为线圈交变电流（又称一次电流）激励的磁场是交变的，那么涡 流也是交变的。同样，这个交变的涡流会在周围空间形成交变磁场并在 线圈中感应电动势。这样，线圈中的磁场就是一次电流和涡流共同感生 的合成磁场。假定一次电流的振幅不变，线圈和金属工件之间的距离也 保持不变，那么涡流和涡流磁场的强度和分布就由金属工件的材质所决 定。也就是说，合成磁场中包含了金属工件的电导率、磁导率、裂纹缺 陷等信息。因此，只要从线圈中检测出有关信息，如从电导率的差别就 能得到纯金属的杂质含量、时效铝合金的热处理状态等信息，这是利用 涡流方法检测金属或合金材质的基本原理。
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7.2 涡流检测设备
涡流检测ect检测技术标准
涡流检测ect检测技术标准涡流检测（ECT）是一种常用的无损检测技术，它利用涡流场对导体材料的检测，以实现对材料表面和近表面缺陷的检测。
下面是关于涡流检测技术的详细说明。
一、涡流检测的原理涡流检测是基于电磁感应原理的无损检测方法。
当一个交流电磁线圈靠近被检测的导电材料时，线圈中会产生交变磁场。
这个磁场会在被检测材料中产生涡流。
如果材料中存在缺陷或异常，如裂纹、气孔、夹杂物等，这些缺陷会改变涡流的分布和强度，从而改变线圈中的感应电动势。
通过测量这个感应电动势的变化，可以确定被检测材料中的缺陷。
二、涡流检测的优点1．高灵敏度：涡流检测对材料表面和近表面的缺陷非常敏感，可以检测出微小的裂纹和其他缺陷。
2．快速高效：涡流检测可以在线进行，且不需要对材料进行特殊处理，因此可以快速高效地检测大量材料。
3．无需耦合剂：与其他无损检测方法相比，涡流检测不需要使用耦合剂，因此可以减少污染和操作成本。
4．适应性强：涡流检测适用于各种导电材料，包括金属、合金、复合材料等。
三、涡流检测的局限性1．检测深度有限：涡流检测主要适用于材料表面和近表面的缺陷检测，对于深层缺陷的检测能力有限。
2．对材料形状和大小敏感：涡流检测的灵敏度受到材料形状和大小的影响，因此对于不同形状和大小的零件需要进行不同的检测设置。
3．不能检测非导电材料：涡流检测只能用于导电材料的检测，对于非导电材料的检测无能为力。
四、涡流检测的标准为了规范涡流检测的技术要求和应用范围，国际上制定了一系列相关标准。
下面是几个主要的涡流检测标准：1．ISO 18564-1: 无损检测-涡流检测-第1部分：一般原则和方法：该标准规定了涡流检测的一般原则和方法，包括检测设备的选择、检测程序、缺陷评定等方面。
2．ISO 18564-2: 无损检测-涡流检测-第2部分：设备：该标准规定了涡流检测设备的性能要求和测试方法，包括电磁线圈的设计、制造和测试要求等。
3．ISO 18564-3: 无损检测-涡流检测-第3部分：人员：该标准规定了从事涡流检测工作的人员要求，包括培训、资格认证、技能要求等方面。
第二章 涡流检测
图2-13 非屏蔽探头
图2-14 屏蔽探头
4、提离效应的影响
图2-15 提离效应的矢量变化方向
2.1.1 电磁感应现象
• 电磁感应现象是指电与磁之间相互感应的现象，包括电感生磁和 磁感生电两种情况。 1、电感生磁最著名的是奥斯特实验，如图所示。当电流通过导 体时，其附近平行放置的磁针发生偏转，说明在通电导体附近存在 磁场，即电生磁现象。
• 2、电流可以产生磁场，反过来磁场也可以感应产生电场。 实验1：磁铁穿过线圈，如图所示。当穿过闭合导体回路所包围 面积内的磁通量发生变化时，回路中产生感应电流。 实验2：导线切割磁力线，如图所示。当闭合回路中的一段导线 切割磁力线运动时，导线中产生感应电流。
图2-4 磁感生电现象 a)磁铁穿过线圈 b)导线切割磁力线
பைடு நூலகம்
• 根据涡流检测的基本原理，涡流检测的过程为： 激励线圈产生交变磁场→被检测导体材料中感应涡流→涡流磁 场改变原磁场→线圈电压阻抗发生变化→判断被检测导电材料的特 性。 涡流检测过程可分为电生磁、磁生电、电生磁三个过程：探 头通入交变电流，线圈建立交变磁场（电生磁）；探头靠近被检 导电材料，由线圈交变磁场通过导电材料与之发生电磁感应作用， 在导电材料内产生涡流（磁生电）；导电材料的涡流会产生自己 的磁场（电生磁）。
造成涡流流通路径畸形的原因如下：
• 1、由于导电材料不均匀会导致磁导率、电导率的不同，是涡流 流通路径发生改变，导致涡流的大小、相位发生改变。 • 2、如果被检测件存在缺陷（如表面裂纹），则会阻碍涡流流过， 因涡流只能存在于导体材料中，故会导致涡流流通路径的畸变， 最终影响涡流磁场，使得涡流强度降低。 探头放置在被检材料表面上，一旦缺陷干扰了涡流的流动路径 并使涡流的强度减弱，就能被检测出来。
涡流检测
4.涡流测厚
(1）覆层厚度测定
绝缘材料/非磁性金属材料：铝合金表面阳极氧化膜、涂层 顺（抗）磁性材料/顺磁性材料：顺磁性材料表面Cu、Cr、
Zn镀层、奥氏体不锈钢表面渗氮层
涡流测厚
绝缘或顺磁性材料/铁磁性材料：钢表面涂层、镀铬层
第四节 涡流检测方法
一、涡流检测一般步骤 1、检测前的准备
根据试件的性质、形状、尺寸及欲检出缺陷种类和大小选 择检测方法及设备。对小直径、大批量焊管或棒材的表面探 伤，一般选用配有穿过式自比线圈的自动探伤设备。 1）对被检工件进行预处理，除去表面污物及吸附的铁屑等； 2）确定检测方法； 3）根据相应的技术条件或标准来制备对比试样； 4）调整传送装置，使试件通过线圈时无偏心、无摆动。
检测线圈、检测电流的仪 器和被检的金属工件。
裂纹走向与涡流平行，难 于检测，须从多个方向进行 检测。
9
四、涡流的趋肤效应和渗透深度
1.趋肤效应 感应出的涡流集中在靠
近激励线圈的材料表面附 近的现象。涡流密度随着 距离表面的距离增加而减 小。
2.渗透深度
趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的强度及感生涡流 的密度，从被检材料的表面到其内部按指数分布规律递减。 将涡流密度衰减为其表面密度的1/e时对应的深度定义为渗 透深度h：
金属的电导率值受其纯度的影响，杂质含量增加电导率就 会降低。
简单、方便、高效的优点。
2．热处理状态的鉴别
由于相同的材料经过不同的热处理后不仅硬度不同，而且 电导率也不同，因而可以用测量电导率的方法来间接评定 合金的热处理状态、硬度、强度。
3．混料分选
如果混杂材料或零部件的电导率的分布带不相互重合，就 可以利用涡流法先测出混料的电导率，再与已知牌号或状 态的材料和零部件的电导率相比较，从而将混料区分开。
《涡流检测》课件
涡流检测的应用领域
金属材料检测
涡流检测广泛应用于金属材料的检测，如钢铁、铜、铝等，可检 测表面和近表面的缺陷、裂纹、夹杂物等。
非导电材料检测
对于非导电材料，如玻璃、陶瓷等，涡流检测同样适用，可检测表 面和内部的裂纹、气孔等。
复合材料检测
涡流检测在复合材料检测中也有广泛应用，可检测复合材料的层间 缺陷、脱粘等。
电磁感应基础
电磁感应原理
01
当导体在磁场中作相对运动时，会在导体中产生电动势或电流
的现象。
法拉第电磁感应定律
02
当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流
。
楞次定律
03
感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量的变化。
涡流的产生与性质
涡流的产生
当动，形成电涡流 。
VS
详细描述
复合材料检测案例中，涡流检测技术被广 泛应用于复合材料的无损检测。涡流检测 可以快速检测出复合材料中的界面脱粘、 分层等缺陷，且对缺陷的定位和定量精度 较高。同时，案例也分析了涡流检测在复 合材料无损检测中的局限性，如对某些特 定类型的复合材料可能不适用等。
05 涡流检测的未来发展与挑 战
详细描述
管道检测案例中，涡流检测技术被广泛应用于石油、化工、电力等行业的管道无损检测。通过涡流检测，可以快 速检测出管道内部的裂纹、腐蚀等缺陷，提高检测效率，降低维护成本。同时，案例也分析了涡流检测在管道检 测中的局限性，如对非金属材料不敏感等。
金属板材检测案例
总结词
金属板材检测案例展示了涡流检测在金属板材无损检测中的应用，通过案例分析，了解涡流检测在金 属板材检测中的优缺点。
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THANKS
涡流检测的优缺点
涡流检测工作方案
涡流检测工作方案涡流检测是一种常用的非破坏性检测方法，广泛应用于金属材料表面缺陷检测和材料性能评估等领域。
本文将介绍涡流检测的原理、工作流程以及在实际应用中的注意事项。
一、涡流检测原理涡流检测是利用法拉第电磁感应原理实现的一种检测技术。
当在导体表面施加交变电流时，由于电流的变化会产生磁场的变化，进而产生涡流。
涡流会在导体内部形成一个与之相反的磁场，从而改变了导体表面的电磁特性。
当导体表面存在缺陷时，涡流会因为缺陷的存在而发生变化，通过检测涡流的变化可以判断出表面是否存在缺陷。
二、涡流检测工作流程1. 准备工作：确定检测对象和检测条件，例如选择适当的探头、频率和幅度，并确保被检测对象表面清洁，无油污、氧化层等。
2. 接触式涡流检测：将涡流探头与被检测对象表面接触，通过控制电流的频率和幅度，使得涡流可以在被检测对象中形成，并对涡流的变化进行监测和记录。
3. 非接触式涡流检测：将涡流探头保持一定的距离，通过电磁感应实现对被检测对象表面涡流的感应和测量。
非接触式涡流检测适用于对封闭体、高温物体等的检测。
4. 数据分析与判定：对采集到的涡流信号进行分析和处理，根据涡流的变化判断被检测对象表面是否存在缺陷，并给出相应的评估结果。
三、涡流检测注意事项1. 温度控制：涡流检测对被检测对象的温度敏感，过高的温度会导致涡流信号的干扰，因此需要对被检测对象的温度进行控制，避免温度过高。
2. 表面状态：涡流检测对被检测对象表面的状态要求较高，如表面必须清洁，无油、氧化层等，否则会影响涡流信号的准确性。
3. 控制参数：涡流检测需要根据被检测对象的特性和检测要求来选择适当的探头、频率和幅度等参数，必要时需进行试验和调整。
4. 实施标准：涡流检测的实施需要参考相关标准，如ISO 9934-1《涡流检测通用规范》等，按照标准要求进行检测，确保结果的准确性和可靠性。
综上所述，涡流检测是一种有效的非破坏性检测方法，具有广泛的应用前景。
涡流检测实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景涡流检测技术是一种非接触式的无损检测方法，通过在被检测物体表面产生涡流，根据涡流的分布和变化来检测物体的缺陷。
该技术广泛应用于航空航天、石油化工、机械制造等领域，具有非接触、快速、高精度等优点。
本次实验旨在通过涡流检测技术，对金属试件进行缺陷检测，验证涡流检测技术的有效性和可靠性。
二、实验目的1. 熟悉涡流检测设备的操作方法；2. 掌握涡流检测参数的设置方法；3. 学习涡流检测数据处理和分析方法；4. 验证涡流检测技术在金属试件缺陷检测中的应用效果。
三、实验原理涡流检测技术是基于法拉第电磁感应定律和楞次定律。
当检测线圈中通入交流电流时，会在被检测物体表面产生交变磁场，从而在物体内部产生涡流。
涡流的产生会改变检测线圈中的磁场，进而影响线圈中的电流。
通过检测线圈中的电流变化，可以判断被检测物体表面的缺陷情况。
四、实验设备与材料1. 涡流检测仪：用于产生交变磁场，检测涡流变化；2. 金属试件：用于模拟实际工件，验证涡流检测技术的应用效果；3. 检测线圈：用于产生涡流，检测缺陷；4. 计算机及软件：用于数据处理和分析。
五、实验步骤1. 将金属试件放置在涡流检测仪的检测平台上；2. 将检测线圈放置在金属试件表面，调整线圈与试件的相对位置；3. 设置涡流检测仪的工作参数，如频率、幅度、增益等；4. 启动涡流检测仪，观察检测线圈中的电流变化；5. 分析电流变化，判断金属试件表面的缺陷情况；6. 改变检测参数，观察电流变化，验证参数对检测结果的影响；7. 记录实验数据，进行数据处理和分析。
六、实验结果与分析1. 在实验过程中，发现金属试件表面存在明显的缺陷，涡流检测仪能够准确检测出缺陷的位置和大小；2. 通过调整涡流检测仪的工作参数，发现参数对检测结果有显著影响。
适当调整参数，可以提高检测精度和灵敏度；3. 实验结果表明，涡流检测技术在金属试件缺陷检测中具有较好的应用效果，可以满足实际工程需求。
3_涡流检测
Z R1
2M 2
( R2 Rr ) L
2 2 2 2
( R2 Rr) j(L1
2M 2
( R2 Rr ) L
2 2 2 2
)
R jX
视在电阻 视在电抗
第三章 涡流检测 第6章 常用无损检测方法
电抗X
电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗，用X 表示。 类似于直流电路中电阻对电流的阻碍作用，在交流电路（如串联 RLC电路）中，电容及电感也会对电流起阻碍作用，称作电抗，其计 量单位也叫做欧姆。在交流电路分析中，电抗用 X 表示，是复数阻抗 的虚数部分，用于表示电感及电容对电流的阻碍作用。电抗随着交流 电路频率而变化，并引起电路电流与电压的相位变化。 阻抗即电阻与电抗的总合，用数学形式表示为：
探伤
材质试验
电导率 磁导率
厚度及位移 等的测量
提离效应、厚度效 应、充填效应等
第三章 涡流检测 第6章 常用无损检测方法
主要应用：
（1）能检测出材料和构件中的缺陷，例 如裂纹、折叠、气孔和夹杂等。
（2）能测量材料的电导率、磁导率、检 测晶粒度、热处理状况、材料的硬度和尺 寸等。
（3）金属材料或零件的混料分选。通过 检查其成分、组织和物理性能的差异而达 到分选的目的。
5、可在高温（耦合剂在高温下会流失）、薄壁管、细线、零件内
孔表面等其他检测方法不适用的场合实施检测；
第三章 涡流检测 第6章 常用无损检测方法
6、涡流检测不仅可以探伤，而且可以揭示工件尺寸变化和材料 特性，例如电导率和磁导率的变化，利用这个特点可综合评价容器消 除应力热处理的效果，检测材料的质量以及测量尺寸。 7、缺点：受趋肤效应的限制，很难发现工件深处的缺陷；缺陷 的类型、位置、形状不易估计，需辅以其他无损检测的方法来进行缺
无损检测技术中的涡流检测方法详解
无损检测技术中的涡流检测方法详解涡流检测方法是无损检测技术中的一种重要方法，广泛应用于各个领域，如航空航天、石油化工、机械制造等。
本文将详细介绍涡流检测方法的原理、应用场景以及优缺点。
涡流检测（Eddy current testing）是一种基于涡流感应原理的无损检测技术。
它利用感应线圈产生的交流电磁场与被测试物体中存在的缺陷或材料变化相互作用，通过检测电磁场的变化来判断被测物体的质量和完整性。
涡流检测方法可以检测许多不同类型的缺陷，如裂纹、气孔、金属中的杂质等。
涡流检测方法有很多应用场景。
首先，它可以用于表面缺陷的检测。
涡流检测方法可以检测出金属表面的裂纹、腐蚀、划痕等缺陷，对于保证产品质量和安全非常重要。
其次，它可以用于导电材料的非破坏性探伤。
例如，在航空航天领域中，涡流检测可以检测飞机发动机叶片、涡轮叶片等高温部件的裂纹情况。
此外，涡流检测还可以用于金属材料中的疲劳损伤检测、焊接接头质量评估等方面。
涡流检测方法有很多优点。
首先，它可以实现非接触检测，无需与被测物体直接接触，减少了对被测物体的损伤。
其次，涡流检测方法可以高效地检测大面积的缺陷，节省了时间和人力成本。
此外，涡流检测方法适用于各种导电材料，包括金属和合金，具有很高的适应性。
最后，涡流检测方法对材料的电导率变化敏感，可以检测金属材料中的杂质和缺陷。
然而，涡流检测方法也有一些缺点。
首先，它只能用于导电材料的检测，对于非导电材料无法应用。
其次，涡流检测方法对于缺陷的探测深度有限，只能检测物体表面附近的缺陷。
此外，涡流检测方法对于复杂形状的物体或小尺寸缺陷的检测具有一定的限制。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的检测方法。
在涡流检测方法实施过程中，需要注意一些关键要点。
首先，选择合适的感应线圈和频率。
感应线圈的大小、形状和频率的选择将直接影响到检测结果的质量。
其次，设置合理的检测参数。
检测参数包括检测速度、灵敏度等，需要根据具体情况进行调整。
无损检测之涡流检测
无损检测之涡流检测
一、涡流检测的理论基础是电磁感应原理
金属材料在交变磁场作用下产生涡流。
根据涡流的大小和分布，可检出铁磁性和非铁磁性材料的缺陷，或分选材料、测量膜层厚度和工件尺寸，以及材料某些物理性能等。
二、涡流检测探伤规范的选择
1、探伤频率的选定
选择探伤频率应考虑透入深度和缺陷及其他参数的阻抗变化，利用指定的对比试块上的人工缺陷找出阻抗变化最大的频率和缺陷与干扰因素阻抗变化之间相位差最大的频率。
2、线圈的选择
线圈的选择要使它能探测出指定的对比试块上的人工缺陷，并且所选择的线圈要适合于试件的形状和尺寸。
3、探伤灵敏度的选定
探伤灵敏度的选定是在其他调整步骤完成之后进行的，要把指定的对比试块的人工缺陷的显示图像调整在探伤仪器显示器的正常动作范围之内。
三、能力范围
1、能检测出金属材料对接接头和母材表面、近表面存在的缺陷；
2、能检测出带非金属涂层的金属材料表面、近表面存在的缺陷；
3、能确定缺陷的位置，并给出表面开口缺陷或近表面缺陷埋深的参考值；
4、涡流检测的灵敏度和检测深度，主要由涡流激发能量和频率确定。
四、局限性
1、较难检测出金属材料埋藏缺陷；
2、较难检测出涂层厚度超过3mm的金属材料表面、近表面的缺陷；
3、较难检测出焊缝表面存在的微细裂纹；
4、较难检测出缺陷的自身宽度和准确深度。
涡流检测
结合边界条件得半无限平面导体中的磁场分布式：
H z H0z e e f x j f x
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导体中的涡流分布根据方程 H J 求得，即：
dH Z dx
Jy
解得 J y J0 y e e f x j f x
涡流渗透深度： 1 2 1
2
f
j Hz
0
该方程为零阶贝塞儿方程，其通解为：
Hz C1J0 ( jkr) C2K0 ( jkr)
2020/8/18
结合边界条件得：
Hz
H0
J0( J0(
jkr) jka)
40
导体中的涡流分布根据方程 H J 求得，即：
J
H0
J
' 0
(
J0(
jkr) jka)
金属圆柱体涡流分布的幅值和相位
对非铁磁性材料： 503
f
❖有效透入深度
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J y J0 y e e f x j f x
幅值
相位
集肤效应
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导电长圆柱体中的电磁场
a
2H j H 2Hz j Hz
在柱坐标系中展开得：
P(r,, z) H0
d2Hz dr 2
1 r
dH z dr
1.涡流 ❖涡流的实质是什么？
❖涡流在导体中的分布
线圈
x
H1 i1
H2
2.集肤效应与涡流渗透深度
i2
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麦克斯韦电磁方程组
D
B 0
——高斯定律 ——磁通连续定律
Ei
d dt
E B ——法拉第电磁感应定律 t
第三章 涡流检测
归一化后的阻抗平面图
2． 有效磁导率和特征频率 ． 有效磁导率和特征频率 1） 有效磁导率 ） 有效磁导率 在半径为r、磁导率为µ、电导率为γ的长直圆柱导体上， 在半径为 、磁导率为 、 电导率为γ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， 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， 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： 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， 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， 在截面上沿径向变化，它所产生的磁通量等于圆柱导体内真实 的物理场所产生的磁通量。 的物理场所产生的磁通量。
阻抗归一化 2） 阻抗归一化
下图所示的阻抗平面图虽然比较直观， 下图所示的阻抗平面图虽然比较直观，但半圆形曲线在阻 抗平面图上的位置与初级线圈自身的阻抗以及两个线圈自身的 电感和互感有关。另外，半圆的半径不仅受到上述因素的影响， 电感和互感有关。另外，半圆的半径不仅受到上述因素的影响， 还随频率的不同而变化。这样， 还随频率的不同而变化。这样，如果要对每个阻抗值不同的初 级线圈的视在阻抗， 或对频率不同的初级线圈的视在阻抗， 级线圈的视在阻抗 ， 或对频率不同的初级线圈的视在阻抗 ， 或对两线圈间耦合系数不同的初级线圈的视在阻抗作出阻抗平 面图时，就会得到半径不同、位置不一的许多半圆曲线， 面图时，就会得到半径不同、位置不一的许多半圆曲线， 这 不仅给作图带来不便， 不仅给作图带来不便，而且也不便于对不同情况下的曲线进行 比较。为了消除初级线圈阻抗以及激励频率对曲线位置的影响， 比较。为了消除初级线圈阻抗以及激励频率对曲线位置的影响， 便于对不同情况下的曲线进行比较， 便于对不同情况下的曲线进行比较， 通常要对阻抗进行归一 化处理。 化处理。
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感应电流的方向-楞次定律
(闭合回路内的感应电流所产生的磁场总是阻 碍引起感生电流的磁通变化) 右手定则，右手螺旋关系 影像资料-电磁感应现象
法拉第电磁感应定律
dΦ Ei dt
dΦ d( NΦ) Ei N dt dt
Ei Bl sin
4.1 缺陷检测
涡流探伤过程中需要注意的事项： a 检测频率的选择 b 电导率、磁导率的影响 c 边缘效应 d 提离效应 e 填充系数
a 检测频率的选择 检测频率：在涡流检测中，加到激励线圈的交 流电的频率。 选择原则：由被检测对象的厚度、所期望的透 入深度、要求达到的灵敏度或分辨率以及其他 目的所决定的。
标准样品(reference standard) 仪器校准或仪器标定时使用的、与技术标准要求 相对应的实际参照对比物，两类：标准试块和 对比试块。 标准试块(standard test block) 校准试块(calibration block) 按相关标准的技术条件制作，并经被认可的技术 机构认证的，用于评价检测系统性能的试样。
1）磁饱和装置 磁饱和的概念—对铁磁性材料而言，当磁场强 度继续增大时磁感应强度不再有明显的增大的 磁化状态。 磁饱和装置的作用：消除磁导率不均造成的干 扰。 2) 直流磁饱和：当增量磁导率等于1时受到交流 磁场变化的铁磁性材料的状态。 交流磁饱和：在每半个磁化周期内，受到交变磁 场作用的铁磁性材料，增量磁导率等于1的状 态。 （增量磁通密度/增量磁场强度） 磁饱和装置的分类：直流线圈和磁轭式
Im
是初相位（rad）， t 是时间（s）
1 f T
i I m cost 是电流的幅值， 是角频率（rad/s），
1 2f 2 T
阻抗及其矢量图
第二章 涡流检测技术
2.1电磁感应及涡流 电磁感应(electromagnetic induction) -当通过闭合回路中的磁通量发生变化时，回路 中产生感应电流的现象。 磁通(magnetic flux) -磁场B对任意一曲面S的通量称为曲面S的磁通 量，简称磁通，单位是Weber
K
M L1 L2
M- 尺寸、匝数、形状、媒质、磁导率有关，还 与线圈相互位置有关。 互感线圈串接 顺接(+)逆接(-)
涡流(Eddy Current)：感应电流在导体内部自成 闭合回路，成涡旋状流动，称之为涡旋电流。 涡流的大小、相位、流动形式受到试件导电性能、 尺寸、缺陷等因素影响。 涡流产生的磁场影响检测线圈的阻抗的变化。
正弦交流电
直流电 单位时间内通过某一导体横截面的电荷量， 称为电流强度（简称电流），记作，在SI中， 单位是A（安培）。假设在时间内通过导体 横截面的电荷量为，则电流为
dq I dt
q I t
正弦交流电 电势、电压、电流的大小和方向随时间按正弦 规律变化的电路称为交流电路。其中大小、方 向随时间按正弦规律交变的电流称为正弦交流 电流，简称交流电流
f=60KHz (32%IACS 18.6MS/m 54nΩ· m)
0.48mm
2.2阻抗分析法（见阻抗的变化）
线圈的阻抗
Z R jX R jL
圆柱导体的有效磁导率 (真实)磁场变化/磁导率恒定 (假设)磁场恒定/ 磁导率变化(有效磁导率) 有效磁导率(effective permeability)不是一个常量， 与激励频率、导体半径、电导率、磁导率有关。
绝对式线圈(absolute coil)(见绝对与差动线圈） 只针对线圈附近那一部分试件电磁性能，而不与 其他部位或试件电磁性能相比较的一种线圈或 线圈组件。 差动式线圈(differential coil) 比较式线圈(comparator coil) 两个或多个线圈反向串联而又不产生互感，并在 试件相邻部位之间或与对比试件之间的任何电 磁性能的差异都会使此系统产生不平衡指示的 线圈组件
特征频率(characteristic frequency) 用于表征被检物质固有电磁特性和几何尺寸的物 理量。
fg
1 2a
2
0 4 10 H/cm
9
5066 fg d 2
8713 fg d 2
对于两个不同的试件，只要各对应的频率比相同， 则有效磁导率、涡流密度及磁场强度的几何分 布均相同
自感(inductance) L-自感系数 单位：H -交变电流 感生电动势方向 dI EL L 增加 相反 dt 减小 相同 L-尺寸、匝数、形状、介质有关，与电流无关。
互感(mutual inductance) 当两个线圈的电流可以相互提供磁通时，就说明 他们之间存在相互的互感耦合，简称互感
B H 0 r H
M H
影响材料铁磁性因素的作用规律 -温度、形变以及材料的组织等 -饱和磁化强度随温度的升高而下降
对铁磁性材料的磁导率和矫顽力的影响： -纯度愈高磁导率愈大，矫顽力愈小； -晶界、亚晶界、位错愈少，磁导率愈高，矫顽 力愈小； -应力愈小，磁导率愈高，矫顽力愈小。
放置式线圈(probe coil) 放在试件表面上或试件表面附近实施涡流检测的 线圈组件 外通过式线圈(feed-through coli ,outer diameter (OD) coil) 围绕管、棒材及同类试件外实施涡流检测的线圈 组件 内穿过式线圈(bobbin coil, inner diameter (ID) coil ) 插入管材及同类试件内实施涡流检测的线圈组件
I x I0e
f x
趋肤效应 标准透入深度
频率 电导率 磁导率
1
f
m Hz H/m S/m
0 4 10-7 H/m
503 7 3.14 f 4 1 3.1410 f
m Hz S/m
1
f=50Hz
(58MS/m)
0.0093m
边缘效应(edge effect) 端部效应(end effect) 由于试件几何形状突变，造成磁场或涡流被干 扰。此效应会妨碍该区域内缺陷的检测。
第三章 涡流检测装置
涡流检测仪(eddy current testing instrument) -利用电磁感应原理检测导电物质表面及近表面 质量信息的仪器 涡流探伤仪(eddy current defect detector) -缺陷信息 涡流电导仪(eddy current conductivity meter) -利用电磁感应原理，测量非铁磁性导电材料电 导率的仪器
材料的导磁性
物质的宏观磁性 物质的微观磁性 抗磁性物质: -磁化后使磁场略减弱的材料，其相对磁导率μr略大于1 顺磁性物质 -磁化后使磁场略有增强的材料，其相对磁导率略小于1 非铁磁性材料 -基本不受磁场影响，即不能被磁化的材料，包括： 铁磁性物质 -具有磁滞和磁饱和现象，其磁导率与磁场强度有关且相 对磁导率μr远大于1
-材质、形状和尺寸经主管机关或权威机构检定 的试样，用于涡流检测装置或系统的性能测试 及灵敏度调整。（国标） 按相关标准规定的技术条件加工制作、并经被 认可的技术机构认证的用于评价检测系统性能 的试样。（讲义） -标准试样的属性 a)满足相关技术条件要求 b)得到授权的技术权威机构的书面确认和批准
圆柱体穿过式线圈阻抗的影响因素： 试件的电导率、磁导率、几何尺寸、缺陷以及试 验频率等
( D / di )
2
(do / D)
2
5066 fg r d i
5066 fg 2 r d i
Pc r r
2
提离效应(lift off effect)
涡流检测线圈与被检件之间距离改变时，其阻 抗矢量产生变化的效应。
趋肤效应(skin effect) 集肤效应(见检测频率对表面裂纹的影响） -随着检测频率的增加，电流的透入深度减小的现象。 -表面涡流密度最大，按复指数规律衰减。 透入深度(depth of penetration) 涡流密度衰减到其表面值的 时的透入深度称为标 /e 准透入深度(standard depth1of penetration) 。涡流 密度降至表面约37%时的透入深度。
电阻率愈小，电导率愈大，材料的导电性愈好
电阻率、电导率与材料导电性能的关系 影响金属导电性能的主要因素
温度：温度越高，电阻率越大，电导率越小。 杂质：杂质越高，电阻率越大，电导率越小。 应力：在弹性范围内，应力能提高金属的电阻率，降 低电导率。 形变：形变使晶体的点阵发生畸变，使电阻增加，电导率 下降。 热处理：热处理可以使金属的导电率得到恢复。
（缺陷分辨力：能区分开两个相邻缺陷的最小距离）
b 电导率、磁导率的影响 涡流标准透入深度公式 电导率和磁导率的平方根值与涡流标准透入 深 度成反比。
非铁磁性材料的相对磁导率μr =1； 铁磁性材料的相对磁导率μr是随磁化强度变化的变量， 在磁饱和状态下为定值。 c 边缘效应 在涡流检测中，由于试件几何形状突变而产生的磁场 和涡流变化，其阻抗矢量产生的变化的效应。 非屏蔽式线圈的磁场作用范围是直径的2倍
第四章 检测技术
4.1 缺陷检测 4.2 电导率测量与材质鉴别 4.3 厚度测量
涡流检测技术的主要ຫໍສະໝຸດ 点：（1）适用于所有导电材料； （2）表面及近表面缺陷的检测； （3）检测线圈形式多样； （4）材质分选（磁特性测量）； （5）电导率测量； （6）涂镀层厚度测量（非铁磁性基体上非导电 覆盖层）；
涡流测厚仪(eddy current thickness guage) -利用涡流的提离效应，测量非铁磁性导电基体 表面非导电覆盖层厚度的仪器。 线圈(coil) -在涡流检测系统中具有激励或(和)接收电磁场作 用的导线绕组 检测线圈的分类 （1）按感应方式分类(自感、互感) （2）按应用方式分类(放置式、外通过式、内穿 过式) （3）按比较方式分类(绝对、自比、它比)