脉冲涡流检测
不锈钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测技术
汇报人：日期:contents •技术简介•技术应用场景•技术优势与局限性•技术实现过程•技术应用案例•技术发展前景与展望目录01技术简介不锈钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测技术是一种先进的无损检测技术，其主要应用于对不锈钢覆面焊缝的缺陷进行检测。
在石油、化工、食品、制药等行业中，不锈钢管道和设备的焊接部位常常需要进行无损检测，以确保其质量和安全性。
而这种脉冲涡流热成像检测技术由于其高效、准确、非接触等特点，得到了越来越广泛的应用。
定义与背景技术的重要性该技术的应用可以及时发现并诊断出焊缝的缺陷，为后续的修复和预防提供了有效的技术支持，大大提高了设备或管道的安全性和稳定性。
技术的基本原理02技术应用场景工业制造石油化工01核能工业02食品加工03在火箭发射领域，不锈钢材料广泛应用于燃料管道和箭体结构中，通过该技术可确保发射前的设备安全和可靠性。
航空航天火箭发射飞机制造燃气管道给排水管道管道安全检测03技术优势与局限性高效性无损性灵敏度高可靠性高技术优势对环境要求高对设备要求高需要专业人员操作030201技术局限性03提高操作便捷性01降低环境要求02降低设备成本未来改进方向04技术实现过程设备类型设备校准设备设置设备准备表面处理脉冲涡流加热红外热像仪采集数据分析检测过程数据预处理缺陷识别与分类特征提取结果评估与报告01030204数据处理与分析05技术应用案例检测原理利用脉冲涡流加热不锈钢覆面，通过热成像技术捕捉覆面温度变化，从而判断焊缝质量。
应用场景适用于石油化工、食品加工等领域的不锈钢设备、管道、容器等设施的在线或离线检测。
技术优势非接触式、高效、准确、直观。
案例一：不锈钢覆面焊缝检测1 2 3检测原理应用场景技术优势案例二：航空航天材料检测应用场景技术优势检测原理案例三：管道安全检测案例01检测原理02应用场景03技术优势案例四：其他应用案例06技术发展前景与展望技术发展趋势智能化发展高分辨率成像定量分析能力技术在未来的应用前景010203工业制造领域维修保障领域科学研究领域对行业的贡献与影响提高生产效率降低维修成本推动行业创新WATCHING。
脉冲涡流检测仪系统设计方案
脉冲涡流检测仪系统设计方案一、概述脉冲涡流是近几年发展起来的一种新的无损检测方法,可以用来对表面和近表面裂纹进行定量检测。
由于脉冲涡流的频谱很宽,因此只需一次扫描就可以检测出被测试件上不同深度的裂纹。
脉冲涡流由于其出众的检测能力,目前在金属结构的无损评估领域得到了广泛的应用。
该系统具有精度高、操作方便、便于携带的优点。
二、主要技术指标扫描宽度：10cm；缺陷深度：10mm；扫描速率：60cm/秒左右；三、检测原理脉冲涡流的激励电流为一个脉冲,通常为具有一定占空比的方波。
施加在探头上的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试件中的传播,根据电磁感应原理,此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁场,随着感生磁场的衰减,检测线圈上就会感应出随时间变化的电压,由于脉冲包含很宽的频谱,感应的电压信号中就包含重要的缺陷深度信息。
脉冲涡流一般使用峰值、峰值时间和过零时间这三个特征参数来实现对裂纹的定量检测,其时域波形及典型特征参数如图1 所示。
图1图1 中峰值是指脉冲涡流时域瞬态波形的最大值,峰值时间是指从脉冲的上升沿激励开始到脉冲涡流感应信号达到峰值点的时间间隔,过零时间是指从脉冲的上升沿激励开始到脉冲涡流感应信号过零点的时间间隔。
由于峰值扫描波形的极大值与极小值之间的时间间隔随裂纹长度的变化而变化,时域瞬态波形的过零时间随裂纹深度的变化而变化,基于以上原理就可以得到裂纹长度和深度的定量信息。
四、总体设计1．功能设计测量结构表面缺陷的长度和深度。
2．系统组成该系统主要由脉冲涡流探头、激励电路、感应信号处理电路、信号DSP计算机分析和LCD图象显示组成。
系统框图如图2所示。
图23．系统设计（1）脉冲发生电路脉冲发生电路采用脉冲信号发生技术来产生激励脉冲。
由NE555模块产生方波信号，经过集成功率放大器后驱动激励线圈。
（2）感应信号处理电路从感应线圈得到的信号经过带通滤波器进行滤波，然后由放大器放大，传输到DSP信号处理器。
脉冲涡流检测技术ppt课件
脉冲涡流检测系统的结构
功 率 放大器 信 号 发生器
GMR
数 据 采集卡
激励线圈
PC机
试块
5.脉冲涡流典型时域波形图
Magnitude (mV)
Reference Signal
Defect Signal
Differential Signal
Time (us)
6.脉冲涡流典型时域特征参数
电压峰值Vp：与缺陷的金属损 耗量（缺陷的体积）密切相关 峰值时间T：与缺陷所 处的位置有关 过零时间△T：包含了 缺陷的深度信息
脉冲涡流检测技术
内容
第一章 涡流检测技术概述 第二章 脉冲涡流检测理论 第三章 脉冲涡流检测技术研究进展 第四章 展望
第一章 脉冲涡流检测技术概述
1.无损检测技术的定义 2.无损检测的作用 3.涡流检测的优点 4.涡流检测的缺点 5. 涡流检测的发展 6.脉冲涡流检测的优势
4、试块的设计
设计标准试块，主要是用于对检测系统的标定。 试块结构的设计：
（1）采用 LY12铝合金材料 （2）在平板上刻出不同深度，相同长度和宽度的槽5处 来模拟裂纹缺陷，同理，可固定其中两个量，改变其中一个 量各刻出5个来模拟不同类型的裂纹 （3）选取铝板厚度为7mm，这样可以在背向刻槽的一面 进行检测来模拟对亚表面缺陷的检测 （4）在刻槽表面再覆盖一层1mm厚的铝板，可模拟多层 导电结构第2层中的缺陷
3.提离效应减少技术
近年来，涡流检测技术有较快的发展，它不仅可以检 测金属材料的腐蚀、裂纹和其它缺陷,还可以进行无损 评价,这是因为许多材料的特性都与其固有的电磁特性 有关,一般说来观测材料电磁性能的变化要比观测其它 物理性能容易得多。但是,与其它检测技术相比,涡流检 测还未被充分开发,主要原因可能是: 由于涡流信号包含较复杂的变量关系,导致提取有用特 征信号困难,长期以来,阻碍了涡流检测技术的发展; 由于该技术对提离效应非常敏感,而提离效应易使涡流 信号发生畸变,从而可能会导致对缺陷信号的误判,或者 掩盖缺陷信号,也影响了涡流无损检测技术的发展。
脉冲涡流检测技术研究及其应用的
脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展
1 前言 宽带脉冲信号可按傅立叶级数变换理论
分解为无限多低、中、高频的正弦波之和； 以重复的宽带脉冲（如方波）代替正弦
交变信号进行激励和检测的脉冲涡流响应信号 中包含有被检测对象被检测对象表面、近表面 和表层一定深度范围内的质量信息，较好地解 决了常规涡流所不能兼顾的检测灵敏度和检测 深度的矛盾；
脉冲涡流检测技术研究及其应用的新进展
3 脉冲涡流检测技术研究的近况
3.2 脉冲涡流传感器的设计与制作 基于霍尔传感器具有小型化、可以实现对磁场的
直接测量，并且在较宽的低频范围内具有比检测线圈 更高灵敏度的特点，较多的研究试验[6,7,8,9]采用细的 铜漆包线绕制激励线圈、以霍尔传感器作为探测元件 而构成了另一类脉冲涡流检测用传感器。
（2）腐蚀缺陷的定量检测及扫描成像 文献[10]提出了利用峰值扫描波形对腐蚀缺陷长度的定量检
测，利用瞬态感应电压信号的过零时间对腐蚀缺陷深度的定量检 测，利用瞬态感应电压信号的峰值对腐蚀缺陷体积的定量检测。
文献[5]介绍了采用在激励线圈底部的正中央，按照电流的流 向对称的排列了8个检测线圈的涡流阵列线圈扫查加工有模拟腐 蚀缺陷试样时，对称位置上的两个检测线圈接收到涡流响应信号 最大峰值的比值之间存在的规律：对于不同的腐蚀深度,当探头 阵列完全经过腐蚀扫描时，比值都大于或等于0.5；当探头阵列 不完全经过腐蚀扫描时，比值都小于或等于0.2。因此，可以将 这个比值作为一个特征参数，来判断检测线圈是否经过腐蚀，对 于没有经过腐蚀的探头，在显示腐蚀图像的时候，其经过的扫描 路径将不会被显示出来，这样就可有效地消除图像的失真。
涡流检测报告
脉冲涡流检测对于铝、铁检测的信号特征区别学号：姓名：一、原理介绍1、脉冲涡流检测是一种新型的无损检测技术,脉冲涡流产生磁场的频谱宽、穿透能力强,检测时可以获得更多的缺陷信息。
涡流检测只能用于导电材料的检测。
对管、棒和线材等型材有很高的检测效率2、涡流检测的基本原理当载有交变电流的检测线圈靠近导电工件时，由于线圈磁场的作用，工件中将会感生出涡流（其大小等参数与工件中的缺陷等有关），而涡流产生的反作用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，通过测定探测线圈阻抗的变化，可以判断被测工件有无缺陷存在3、影响线圈阻抗的因素是材料自身的性质和线圈与试件的电磁耦合状况，主要包括（1）电导率γ；（2）圆柱体直径；（3）相对磁导率μr；（4）缺陷；（5）检测频率。
二、脉冲涡流检测对于铁磁性材料和非铁磁性材料的检测信号特征区别1、铁以及铁磁材料涡流探伤受到电导率和磁导率的综合效应，铁磁材料的磁导率很高,其测量厚度是通过检测电压的特征衰减时间来确定的,而特征衰减时间与厚度的关系建立在被测试件比检测线圈大得多的基础上.当被测试件比较小时,不可避免地出现测量误差. 2、铝以及非铁磁材料涡流探伤铝及铝合金的电导率范围大致在17％IACS～62％IACS。
对于不同牌号和热处理状态的铝及铝合金，当电导率的测得值在规定的电导率极限值范围内，可根据电导率的合格推断其硬度合格；当电导率的测得值超出规定的电导率验收值范围，特别是超出量又比较小的情况下，决不能由电导率的不合格断定该试件为不合格品，而需要对电导率不合格的试件（或部位）做补充硬度试验，并以硬度试验结果进一步的分析和判定。
3、摘抄论文：《基于信号斜率的铁磁材料脉冲涡流测厚研究》柯海，徐志远，黄琛，武新军( 华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心武汉430074)脉冲涡流( pulsed eddy current，PEC) 作为一种非接触式无损检测技术，被广泛应用于导电构件的腐蚀检测和壁厚测量。
脉冲涡流实验报告
一、实验目的本实验旨在研究脉冲涡流检测技术在金属套管缺陷检测中的应用，通过对双层异质金属套管结构（内管为不锈钢管、外管为碳钢管）进行脉冲涡流检测，实现对壁厚减薄缺陷的分类识别与定量评估。
二、实验设备1. 信号发生器2. ATA-4014功率放大器3. 信号放大器4. 滤波器5. PC端6. 检测探头7. 被测套管三、实验原理脉冲涡流检测技术是一种非接触式无损检测方法，利用高频交流电流产生的脉冲磁场，在被测金属管件内部感应出涡流，涡流产生的二级磁场与一级磁场相互叠加，形成总磁场。
当金属管件内部存在缺陷时，涡流及二级磁场将发生变化，从而改变总磁场的强度，通过检测探头中的磁场传感器拾取的检测信号，可实现对缺陷的分类识别与定量评估。
四、实验过程1. 仿真模型的建立（1）检测探头由激励线圈、铁芯和磁场传感器组成。
（2）仿真采用的激励电流信号如图所示，其频率为33 Hz、占空比为33 %、最大电流强度为1 A，用于驱动探头中的激励线圈（匝数为1350），激发一级磁场。
2. 脉冲涡流检测实验平台所搭建的脉冲涡流检测系统主要由信号发生器、功率放大器、信号放大器、滤波器、PC端、检测探头和被测套管组成。
检测探头中的激励线圈在通入诸如方波的暂态激励电流后产生一级磁场（线圈磁场），该磁场在被测金属管件内部感应出涡流，涡流继而产生二级磁场（涡流激发磁场），其方向与一级磁场相反，且抑制一级磁场的改变。
探头中的磁场传感器所拾取的检测信号为一级磁场与二级磁场叠加所得总磁场的信号。
由于金属管件内部缺陷将导致涡流及二级磁场的变化，进而改变总磁场的强度，因此，检测信号将包含缺陷信息，通过分析可得缺陷的位置。
五、实验结果与分析1. 缺陷分类识别通过对不同缺陷的脉冲涡流检测信号进行分析，可以实现对缺陷的分类识别。
实验结果表明，对于壁厚减薄缺陷，其脉冲涡流检测信号呈现明显的峰值，且峰值大小与缺陷深度呈正相关。
2. 缺陷定量评估通过建立脉冲涡流检测信号与缺陷深度之间的关系模型，可以实现对缺陷的定量评估。
脉冲涡流的标准
脉冲涡流标准脉冲涡流检测是一种先进的无损检测技术，广泛应用于材料缺陷的检测和评估。
脉冲涡流标准是指导脉冲涡流检测实践的重要依据，下面将详细介绍脉冲涡流的各种标准。
1. 脉冲波形标准脉冲波形是脉冲涡流检测的关键参数之一。
根据不同的检测需求和应用场景，需要选择合适的脉冲波形。
通常，脉冲波形应具有陡峭的上升沿和下降沿，以及平顶部分。
对于某些应用，还可以采用带有负脉冲的波形。
2. 脉冲频率标准脉冲频率是指单位时间内脉冲的个数。
脉冲频率的选择取决于检测对象的材质、厚度以及缺陷的类型和大小。
通常，脉冲频率在500Hz 到100kHz的范围内。
对于厚度较大的金属构件，通常采用较低的脉冲频率，以保证渗透深度；而对于较薄的构件，则可以采用较高的脉冲频率以提高检测速度。
3. 脉冲宽度标准脉冲宽度是指脉冲的高电平持续时间。
脉冲宽度的选择直接影响检测的深度和分辨率。
较窄的脉冲宽度可以获得更好的分辨率，但检测深度较小；而较宽的脉冲宽度可以增加检测深度，但分辨率会降低。
通常，脉冲宽度在5μs到50μs之间。
4. 脉冲幅度标准脉冲幅度是指脉冲电压的高低。
脉冲幅度的选择直接影响检测的灵敏度和可靠性。
较高的脉冲幅度可以增加检测的灵敏度，但可能会对检测对象造成损伤；而较低的脉冲幅度可以减少对检测对象的损伤，但可能会降低检测的可靠性。
通常，脉冲幅度在1V到10V之间。
5. 脉冲相位标准脉冲相位是指脉冲波形相对于时间轴的位置。
对于某些应用，可以通过调整脉冲相位来优化检测效果。
例如，在钢管对接焊缝的检测中，采用一定的相位偏移可以更好地发现焊缝中的缺陷。
6. 脉冲偏移标准脉冲偏移是指在时间轴上脉冲波形相对于零点的位置。
通过调整脉冲偏移，可以实现对检测对象的相对速度变化的补偿，以确保检测结果的准确性。
对于旋转构件或在线检测，脉冲偏移的调整尤为重要。
7. 脉冲重复频率标准脉冲重复频率是指单位时间内脉冲波形的重复次数。
与脉冲频率不同的是，脉冲重复频率强调的是多个脉冲波形的连续性。
脉冲涡流优点不足
脉冲涡流优点不足
脉冲涡流检测技术的优势在以下几方面应用中得到明显体现：
（1）脉冲涡流无损检测技术隶属于电磁检测范围，具有无需直接接触、无需清
理检测表面、无需添加任何介质、无需放射源等优点。
（2）脉冲激励瞬态感应信号信息量丰富，对其进行时域的瞬态分析，了解缺陷
参数的变化进而得到检测结果。
（3）富含丰富的频谱信息，一次扫描过程中即可实现对被测金属表面、近表面、
亚表面等多个深度的测量。
（4）对多层的结构复杂的大面积金属检测时，无需更换探头及改变设置参数，
就可以分辨出结构的改变对于信号产生的影响。
（5）高速的检测速率，高效的检测效率。
（6）检测时检测线圈的运行速度对检测结果稳定性的影响十分微弱。
（7）使用脉冲涡流无损检测技术对管道进行在役检测时，检测结果并不会因为
管道内部输送物质的改变而发生明显改变。
另一方面，虽然脉冲涡流无损检测技术拥有多项优势，也表现出了很广的应用前
景，但由于脉冲涡流隶属于涡流无损检测，所以不可避免的会有一定的局限性，影响
其应用空间的广度。
脉冲涡流检测技术的局限性具体表现为：无法摆脱涡流检测中提离效应对检测结
果带来的影响；理论基础虽然已建立，但整体检测体系尚不完善；检测模型还不够完
全，一定程度上影响了脉冲涡流在更广领域中的应用。
另外，设计检测系统的过程中也发现在某些方面的要求很高。
例如在系统设计中
为了保证检测的高精度，必须充分考虑信噪比因素的影响，这点也对系统整体的难度
与复杂程度提出了很高的要求。
无损检测技术- 脉冲涡流检测技术
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2 脉冲涡流检测系统-检测信号 华中科技大学机械学院
对于磁场信号的分析，目前主要是通过测量磁场最大值出现的时间来确定缺陷的位 置。典型的△By曲线如图一左半部分所示，△By曲线的最大值对应着缺陷的深度信 息，缺陷越深，则△出现最大值的延迟时间就会越长，因此，对测量的△By值进行 时域分析，就可以确定缺陷的位置。
Application: underwater and through marine growth: sheet piling.
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4 脉冲涡流检测技术-应用实例华中科技大学机械学院
Inspection of jetty support legs
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2.1 脉冲涡流检测技术
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1 脉冲涡流检测技术简介 2 脉冲涡流检测系统 3 脉冲涡流检测的理论基础 4 应用
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无损检测技术
脉冲涡流检测技术-研究背景
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Example of an insulated object subject to corrosion:
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1 脉冲涡流检测技术简介-仪器
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1. RTD-INCOTEST脉冲涡流检测系统
检测对象：铁磁性管道 壁厚范围：6—65mm 包覆层厚度：<200mm 包覆层外壳材料：铝或者不锈钢薄壁 工作温度：-150℃—500℃ 检测最小管径：50mm
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特征量：Vpp, TZC, LOI
(无损检测新技术课件)脉冲涡流检测技术
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1 脉冲涡流检测技术简介 2 脉冲涡流检测系统 3 脉冲涡流检测的理论基础 4 应用
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使脉冲涡流设备有一个
所能测量铁管的最小管
径参数。
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提离高度
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脉冲涡流方法的局限性
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全局壁厚损失 不均匀壁厚损失(如带包覆层管道腐蚀) 局部腐蚀(如坑,槽)
探头覆盖区域
平均壁厚 最小壁厚
平均壁厚 最小壁厚
平均壁厚 最小壁厚
参数变化对信号的影响，而无需更换探头或改变设置参数。
• 检测速度快，检测效率高。如对于同样含有多频谱分量的扫频测量法，
实现一次检测需要几分钟，而脉冲涡流检测仅耗时数秒脉冲涡流信号比
多频涡流信号响应更快，因为它同时运行一系列不同的电流频率。
• 信息的采集和处理容易，可以在很短的时间内获得大量的信息，有利于
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• 脉冲具有丰富的频谱内容包含从直流到甚至更高的频率分量，所以只需
一次扫描就可以实现对多层金属结构中不同位置不同深度下缺陷的检测，
检测信号便于在时域和频域同时进行数据分析和处理并且由于脉冲涡流
比单频涡流衰减得慢，所以瞬态感应电压信号中就包含了更多的有关缺
陷的信息。
• 对于厚度有变化的复杂多层结构的大面积扫描，可分辨结构变化和缺陷
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1 脉冲涡流检测技术简介-特点
脉冲涡流优点不足
脉冲涡流检测技术的优势在以下几方面应用中得到明显体现：
（1）脉冲涡流无损检测技术隶属于电磁检测范围，具有无需直接接触、无需清
理检测表面、无需添加任何介质、无需放射源等优点。
（2）脉冲激励瞬态感应信号信息量丰富，对其进行时域的瞬态分析，了解缺陷
参数的变化进而得到检测结果。
（3）富含丰富的频谱信息，一次扫描过程中即可实现对被测金属表面、近表面、
亚表面等多个深度的测量。
（4）对多层的结构复杂的大面积金属检测时，无需更换探头及改变设置参数，
就可以分辨出结构的改变对于信号产生的影响。
（5）高速的检测速率，高效的检测效率。
（6）检测时检测线圈的运行速度对检测结果稳定性的影响十分微弱。
（7）使用脉冲涡流无损检测技术对管道进行在役检测时，检测结果并不会因为
管道内部输送物质的改变而发生明显改变。
另一方面，虽然脉冲涡流无损检测技术拥有多项优势，也表现出了很广的应用前
景，但由于脉冲涡流隶属于涡流无损检测，所以不可避免的会有一定的局限性，影响
其应用空间的广度。
脉冲涡流检测技术的局限性具体表现为：无法摆脱涡流检测中提离效应对检测结
果带来的影响；理论基础虽然已建立，但整体检测体系尚不完善；检测模型还不够完
全，一定程度上影响了脉冲涡流在更广领域中的应用。
另外，设计检测系统的过程中也发现在某些方面的要求很高。
例如在系统设计中
为了保证检测的高精度，必须充分考虑信噪比因素的影响，这点也对系统整体的难度
与复杂程度提出了很高的要求。
脉冲涡流监测原理
脉冲涡流检测技术主要用于检测亚表面及多层金属结构缺陷。
脉冲激励与金属结构缺陷之间发生相互作用, 在探头中引起的瞬态响应信号包含大量的缺陷信息, 使之具有快速定量检测缺陷的潜力, 但对响应信号的解释还是具有一定的难度。
传统的电涡流检测( ECT)采用感应线圈探头及单一正弦波或多个离散频率连续谐波作为激励。
这样的检测的激励信号只能是一定频率的正弦交流信号。
随着检测频率的增加，检测性能增加，但是仅限于表面检测，渗透深度不明显。
频率减小，渗透深度增加，检测性能，检测的灵敏度又减小。
众所周知，由于宽带脉冲信号可按傅里叶级数变换理论分解为各种频率的正弦波，所以能弥补这一检测缺陷。
入射磁场与工件中瞬态涡电流产生的“反射磁场”形成的合成磁场能被线圈检测到。
如果工件中有缺陷, 则线圈检测到的瞬态磁场就会发生变化, 可以据此来评价金属结构的厚度、缺陷位置和尺寸。
主要通过电导率和磁导率来反应缺陷。
1空气范围没必要取那么大，因为线圈相对较小，空气太大计算量大，具体取多大合适需要试，2和3 可以按我论文取 4 对，因为探头下方是主要的涡流感应区，画密一些有必要。
5 扶正机构就是检测过程代替人工扶持探头的。
脉冲涡流检测技术在铁路机车车轮探伤中的应用解析
脉冲涡流检测技术在铁路机车车轮探伤中的应用解析摘要：脉冲涡流(Pulsed Eddy Current,PEC)检测技术是用于检测铁磁性材料近表面缺陷的一种新型无损检测技术,它是利用脉冲信号进行激励,并对脉冲响应的一定特征参数进行处理的涡流检测方法,通过判断检测到的磁场最大值出现时间来达到对被检工件缺陷定性、定位和定量的目的.通过对铁路机车车轮轮芯质量状况及其检测手段现状进行调查并就脉冲涡流检测技术的工作原理、脉冲涡流检测仪设计和研制中的关键技术,以及在铁路机车车轮检测中的现场应用效果进行了论述,说明脉冲涡流检测技术是当前检测机车车轮轮芯缺陷的先进方法。
关键词：脉冲涡流检测技术；铁路机车；车轮探伤；应用解析脉冲涡流检测技术是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段，近年来在铁路行业广泛使用。
铁道部曾在1987年颁布《铁道部关于铁路机车零、部件脉冲涡流检测技术规则》，其中就对脉冲涡流检测技术的重要性，脉冲涡流检测技术人员的技术资格以及脉冲涡流检测技术的技术标准作了明确的规定。
之后，铁道部又相继颁布了针对各零部件的脉冲涡流检测技术的详细标准，为铁路产品的生产及检测提供了有力的理论依据。
1、涡流检测技术优势基于焊缝探伤超声波检测存在的不足，结合铝热焊断轨情况的统计分析，对焊缝探伤采取以超声波检测为主、涡流检测为辅的方式，将涡流检测技术引入焊缝探伤中。
1.1 焊缝折断数据分析通过对多年焊缝折断情况的分析，认为涡流检测技术可以帮助检测出绝大多数的焊缝伤损，从而减少断轨的发生。
以太原局集团公司2017年焊缝折断情况为例，在伤损导致的焊缝折断中，除1处为铝热焊内部疏松缺陷涡流检测无法发现外，其余导致焊缝折断的伤损均为涡流探伤可检测的开口型伤损（与空气相连接），占焊缝伤损导致断轨总数的92%。
1.2技术优势分析涡流检测是一种利用电磁感应原理检测金属材料表面缺陷的探伤方法，其基本原理是用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。
脉冲涡流检测
工业运作中，检测的方式分为很多种，不同的检测方式有不同的特点，到底运用哪种，视具体情况而定。
脉冲涡流检测便是众多检测方式中的一种，此种检测区别于其他检测，也区别于传统涡流检测，下面我们就来看一看它的基本原理及优点。
将一直流电通入线圈，在一定时间内可在构件内产生一稳定的磁场。
当断开该直流电时，在线圈周围产生的电磁场由两部分叠加而成：一部分是直接从线圈中耦合出的一次电磁场，另一部分是试件中感应出的涡流场所产生的二次电磁场。
而后者包含了构件本身的厚度或者缺陷等信息。
采取合适的检测元件和方法，对二次场进行测量，并对该测量信号进行分析，可获得被测构件信息。
与传统涡流检测方法相比，脉冲祸流检测具有诸多优点：1、在传统涡流测量中，所有的缺陷信息包含在单频或多频激励下测得的线圈阻抗变化中，而脉冲涡流激励及响应包含的频率范围很宽，可提供足够多的信息，以进行缺陷识别并进行定量评估。
2、传统的祸流检测对感应磁场进行稳态分析，通过测量感应电压的幅值和相位角来确定缺陷的位置，而脉冲涡流是对感应磁场进行时域的瞬态分析。
3、一些由于材料结构变化，如受探头提高或边缘效应产生的噪声信号，可以在测量结束后进行处理和补偿。
4、多频涡流检测系统的价格一般随着频李通道数目的增加而增加;脉冲涡流检测系统的价格低于传统多频涡流系统，但效果相当于数百通道的多频涡流系统。
5、由于作为检测元件的霍尔传感器对低频信号灵敏度较高，而且探头采用脉冲信号激励，可以提供更高的激励能量，故脉冲涡流检测设备能提供更深的渗透深度。
南京博克纳自动化系统有限公司总部位于美丽的中国古都南京，是国内专业研制无损检测仪器及设备的高科技企业。
公司致力于涡流、漏磁和超声波仪器及各种非标设备的研制，已拥有自主研发的多项国家专利。
产品被广泛应用于航天航空、军工、汽车、电力、铁路、冶金机械等行业。
产品出口：美国、俄罗斯、德国、新加坡、泰国、印度、香港、南非、台湾、越南、哈萨克斯坦、伊朗、日本、韩国、巴西。
05涡流检测
1 涡流检测概念、特点和应用1 涡流检测定义涡流检测（Eddy Current Testing,简称ET），是指利用电磁感应原理，使导电的试件，使导电的试件（导体）内产生涡电流，通过测量涡流的变化量，来进行试件的无损检测以及材质的检验和形状尺寸的测试等。
它适用于铁磁性、非铁磁性的金属或非金属工件的各种物理的、组织的和冶金的状态检测。
2 涡流检测的特点目前，常规无损探伤技术主要有五大类，分别是超声法、射线法、磁粉法、渗透法和涡流法。
本文主要研究涡流法。
其基本原理是基于法拉第的电磁感应现象。
涡流法与其它无损检测方法相比有其独特的优点，与超声法、射线法相比，它不需要耦合剂，可以非接触性测量；与磁粉法相比，对磁性和非磁性材料均有效，而且不污染环境，操作简单，省工省力；与渗透法相比，它不需要清洗试件，便于实现检测自动化。
而且涡流检测信号是许多参数的综合反映，所以它不仅能探伤，还能测试导体的电导率，表面涂层厚度，位移等，因此在现实生活中，涡流检测技术扮演着重要的角色，在航空航天、冶金、机械、电力、化工厂、核能等领域都广泛应用于对成品，半成品的在役检测。
但是由于涡流信号和众多参数有关，所以在进行涡流信号获取实验时必须根据不同的实验要求抑制其他因素的影响，这给实验带来一定的困难，同是也给缺陷信号的识别带来困难。
同时，因趋肤效应的影响，涡流无损检测通常只能进行导体表面或近表面的检测，而不能对非导体材料进行检测。
3 涡流检测的应用涡流检测方法是以电磁感应为基础的检测方法，因此电磁感应有关的影响因素，都可以作为涡流检测方法的检测对象。
所以原则上说，所有影响电磁感应的因素都可能作为涡流检测的应用对象。
其中常见的涡流检测应用有以下几个方面：1.测电导率、磁导率、晶粒尺寸、热处理状态（淬硬层）和工件几何尺寸、涂层厚度。
2.检验材料或工件表面和近表面的缺陷，如发纹、裂纹、折叠、夹杂物等。
3.分选不同材料，检查其成分、显微组织和其他物理性能的差异。
不锈钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测技术
提高检测效率的方法
自动化检测
通过引入自动化技术，实现快速、高效的焊缝热成像 检测，提高检测效率。
数据分析与处理
采用高效的数据分析和处理方法，快速提取有用的检 测信息，缩短数据处理时间。
优化检测流程
通过优化检测流程，减少不必要的步骤和重复操作， 提高检测效率。
05
技术发展前景与展望
技术发展趋势
智能化
02
技术原理与实现
脉冲涡流产生与特性
脉冲涡流产生
通过在不锈钢覆面焊缝上施加高频交 变磁场，使焊缝中的金属产生感应电 流，即涡流。
特性分析
脉冲涡流具有穿透性和非接触性，能 够快速检测厚覆面焊缝内部的缺陷， 如裂纹、气孔等。
热成像检测系统构成
红外热像仪
用于接收并记录焊缝表面的热辐射， 将温度分布转换为可见的热图像。
பைடு நூலகம்
技术应用领域与优势
应用领域
不锈钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测技术广泛应用于石油、化工、食品、医药等 领域的设备检测和维护。
优势
该技术具有非接触、无损、快速、准确等优点，能够有效地检测出焊缝的缺陷和 问题，为设备的维护和检修提供可靠的依据。同时，该技术还能够检测出焊缝的 应力分布和疲劳程度，为设备的安全运行提供保障。
随着人工智能和机器学习技术的 发展，未来不锈钢覆面焊缝脉冲 涡流热成像检测技术将更加智能 化，能够实现自动识别、分析和 诊断缺陷。
高精度化
随着检测设备的不断升级和优化 ，未来技术将实现更高的检测精 度和分辨率，能够更准确地识别 微小缺陷和细节。
快速化
为了提高生产效率和降低检测成 本，未来技术将进一步加快检测 速度，减少检测时间，提高生产 效率。
数据采集与处理硬件
脉冲涡流无损检测的系统判别法
脉冲涡流无损检测的系统判别法摘要：无损检测技术已经广泛使用在工程领域。
近十年来，尤其是涡流无损检测应用在金属的缺陷检测上。
有效的无损检测系统能检测结构中是否有缺陷，将测到的缺陷分类为特定类型，甚至量化缺陷细节，例如位置，大小，方向。
本文我们对缺陷模型还使用了Fisher判别分析（FDA）和Fisher判别函数方进行分类，有一定创新性。
通过仿真结果验证所提出方法的可靠性和有效性，对实际应用提供理论支持和帮助。
关键词：无损检测，缺陷，FDA，Fisher判别，仿真验证0 引言传统的涡流无损检测使用单频正弦波作为输入信号来激励被测结构。
脉冲涡流无损检测是最近发展起来的一种新技术，它不用单一频率的正弦波，而是用脉冲线圈激励给结构检测。
一个脉冲激励是由宽频组成，因为激励的频率可以决定涡流穿透被测结构的深度，因此可以对不同深度进行检测。
这使得对结构表面和亚表面缺陷特点进行检测成为可能。
因为缺陷和导电性以及检测结构的尺寸变化可以产生差分信号的变化，所以基于差分信号的无损检测方法已经广泛的应用于检测和分类机构中的缺陷。
1系统识别系统识别是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型中，确定一个与被测系统等价的模型。
当输入信号给系统一个激励，系统对输入信号的响应叫做输出信号，一般通过输入信号和系统的特点确定输出信号。
系统识别可以从输入输出数据中确定一个系统的数学模型，以及表示系统的动态行为，并且这些数学模型的参数或函数的参数可以用于表示系统特征的不同特点。
2 Fisher判别分析和Fisher判别方程Fisher判别分析(FDA)和Fisher判别方程是与模型分类有关的方法。
典型模型分类系统通过提取特征、判别分析、最大选择三个步骤将观测向量分配给若干类型中的一个。
特征提取步骤是为了提高模型分类系统的鲁棒性，通过在不同的分类中减少参考向量的维数保留最重要信息。
对这些信息进行降维，对每一类进行判别分析计算结果，判别函数的值是确定一个参考向量的后验概率属于一类和量化参考向量和这类的关系。
脉冲涡流检测标准
脉冲涡流检测标准
一、检测设备标准
脉冲涡流检测设备应包括以下组成部分：
a) 脉冲发生器：能够产生一定幅度和频率的脉冲信号；
b) 涡流探头：接收脉冲信号并产生涡流效应；
c) 数据采集与处理系统：对探头返回的信号进行采集、处理和分析；
d) 安全防护装置：确保操作人员和设备本身的安全。
设备性能指标应符合以下要求：
a) 脉冲发生器的脉冲幅度和频率应可调；
b) 涡流探头的阻抗应与被检材料相匹配；
c) 数据采集与处理系统的精度应满足检测要求；
d) 安全防护装置应能够有效防止意外伤害。
二、检测方法标准
检测前应对被检材料进行表面处理，以确保探头与材料表面良好接触；
应根据被检材料的性质、厚度、缺陷类型和检测深度等因素选择合适的脉冲幅度和频率；
检测过程中应保持探头与被检材料表面平行，并避免过度压力导致材料变形；
应根据实际检测需求设定检测路径和检测点，确保覆盖所有需要检测的区域；
数据分析应基于实际检测数据，并结合缺陷类型、尺寸和位置等信息进行综合判断。
脉冲涡流检测基本术语
模拟输入：用来提供单通道或多通道的单点或波形的数据采集，指标：通道数：单端输入通道数：输入信号以共地为基准，主要应用于信号电压较高（高于1V ），信号源到模拟输入的硬件导线较短（低于5m），且所有的输入信号共用一个基准地线。
差分输入通道数：每一个输入信号都有自己的基准地线，由于共模噪声可以被导线锁消除，从而减少噪声误差。
采样速率：决定了每秒钟进行模数转换的次数。
一个高采样速率可以在给定时间下采集更多的数据，更好的反应原始信号；多路复用：使用单个模数转换器来测量多个信号分辨率：模数转换器用来表示模拟信号的位数，分辨率高，信号范围被分割成的区间数目越多。
因此能探测到的电压变量越小。
量程：模数转换器可以量化的最大最小电压值编码宽度：数据采集设备上可用的量程、分辨率和增益决定了最小可探测的电压变换，此电压变换代表了数字值上的最低有效位1（LSB）。
理想的编码宽度为电压范围初一增益和2的分辨率次幂的乘积。
微分非线性度（DNL）：在理想情况下，当提高一个数据采集设备上的电压值，模数装换器上的数字编码也应该线性增加。
如果一个理想的模数转换器测定电压值与输出码的关系，绘出的线应该是一条直线。
这条理想直线的离差被定义为非线性度。
DNL是指以LSB为测量单位，和1LSB理想值的最大离差。
理想情况下为0.好的数据采集设备应在0.5LSB以内。
稳定时间：放大器，继电器和其他电路达到稳定工作模式所需时间。
模拟输出指标：稳定时间：输出达到规定精度时所需时间稳定时间通常由电压上的满量程变化来规定。
转换速率：数模转换器所产生的输出信号的最大变化率。
稳定时间和转换速率一起决定数模转化器改变输出信号值的速率。
小的稳定时间和高的转换速率下可产生高频率的信号。
输出分辨率：较大的位数可以缩小输出电压增量的量值，可以产生更平滑的变化信号。
对于要求动态范围宽，增量小的模拟输出应用需要高分辨率的电压输出。
DAQ采样数指定有限数据采集任务中每通道采集或生成的采样数。
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脉冲涡流检测的理论
• 另一种穿过保温层测量壁厚的方法是脉冲涡流技术PEC。这一系统通 过一个脉冲磁场在给水加热器外壳产生涡流。每当磁场变化时，按照 楞茨定理在和磁场相反的方向产生涡流。脉冲发生器通过发送线圈将 脉冲磁场送出。涡流产生后就由壳体的外表面向内表面传播。在传播 过程中涡流就产生一个磁场，这个磁场由传感器的接收线圈所接受。 当一条磁力线穿过线圈时就感应生成电压。接受线圈接到这个电压后 就将其送到系统的硬件中进行信号放大。然后系统将测试的涡流到达 的时间和来自校正样品的信号的到达时间进行比较，然后计算壁厚。 保温层厚度或保护网对壁厚的测量影响不大。
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脉冲涡流检测的理论
• 脉冲涡流采用的激励电流是具有一定脉冲宽度的方波。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 ，变化的磁场在导体中感应出瞬时涡流，瞬时涡流又感应 出一个与脉冲磁场反向的磁场，从而使线圈的等效阻抗发 生变化。
• 一般来讲，电涡流线圈的有效阻抗变化与被测导体的电导 率、几何形状、线圈的几何参数、激励电源频率以及线圈 到被测导体的距离有关。如果改变上述参数中的一个参数 ，而其余参数恒定不变，则阻抗就成为这个变化参数的单 值函数。当只有导体的厚度或激励线圈到被测金属导体间 距离变化时，阻抗的变化就可以反映出被测导体的厚度或 激励线圈到被测金属导体间距离的大小变化。
表面分布，对于表面微小缺陷的检出能力越高，但由于随 着透入深度的增大而高频涡流急剧衰减，因此对于表面下 具有一定深度的近表面缺陷则难以产生有效的响应；相反 ，频率越低，则涡流在被检测对象表面下的透入深度增大 ，可对试件近表面一定深度范围内的缺陷产生响应，但对 于表面缺陷的检测灵敏度随激励信号频率的降低而明显下 降。
以降低检测灵敏度来提高涡流检测深度，或以 减小涡流透入深度来提高检测灵敏度，长期以来一直是常 规涡流检测应用中在二者之间权衡取舍的焦点。
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概述
宽带脉冲信号可按傅立叶级数变换理论分解为无 限多低、中、高频的正弦波之和；
以重复的宽带脉冲（如方波）代替正弦 交变信号进行激励和检测的脉冲涡流响应信号中 包含有被检测对象被检测对象表面、近表面和表 层一定深度范围内的质量信息，较好地解决了常 规涡流所不能兼顾的检测灵敏度和检测深度的矛 盾；
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脉冲涡流检测系统
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脉冲涡流检测的基本原理
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： 其中，Vp为理想点线圈的感应电压，其表达式 为：
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脉冲涡流典型时域波形及特征参数
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脉冲涡流时域信号在不同频段的功率谱 曲线
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脉冲涡流检测的理论
• 一个正圆柱形空心线圈放置在金属层上， 使用阶跃电压信号激励线圈，线圈中得到 感应电流，该感应电流减去无金属层时线 圈中的感应电流，得到感应电流的变化值 。通过感应电流变化值分析金属不同厚度 和金属与线圈之间不同距离的变化趋势。 结构框图如图。
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结构框图
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• 按照公式 = ρt2，通过监测一个涡流脉冲在材料壁厚内的衰减（ 是时间，是磁导率，ρ是电导率，t是材料厚度）可以测定给水加热 器外壳的剩余平均壁厚。需作校正试验来求得ρ乘积。PEC软件将特 征信号的传播的回波时间和相应的校正试验的结果进行比较来计算预 计的厚度。
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脉冲涡流检测的理论
按照公式 = ρt2，通过监测一个涡流脉冲在材 料壁厚内的衰减（是时间，是磁导率，ρ是电 导率，t是材料厚度）可以测定给水加热器外壳的 剩余平均壁厚。需作校正试验来求得ρ乘积。 PEC软件将特征信号的传播的回波时间和相应的校 正试验的结果进行比较来计算预计的厚度。
• 脉冲涡流检测方法是近几年发展起来的一种新的无损检测技术，传统 的电涡流采用正弦电流作为激励，而脉冲涡流的激励电流为具有一定 占空比的方波。脉冲涡流相对于传统电涡流其检测参数较多，可同时 测量出距离和厚度。因此，采用脉冲涡流检测技术进行金属厚度检测 的研究具有重要意义。
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概述
涡流检测的有效性和可达性密切依赖于激励信号的频率。 一般地，频率越高，则涡流趋于被检测对象的
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脉冲涡流检测的基本原理
脉冲涡流通常是以一定占空比的方波 作为激励信号施加于初级线圈，当载有方波电信 号的初级线圈接近导电材料或试件时，在导体中 感应产生瞬变的涡流和再生磁场。瞬时涡流的大 小、衰减状况与导体的电磁特性、几何形状及耦 合状况相关，次级线圈（或电磁传感器）接收到 的涡流再生磁场包含有被检测对象导电率、磁导 率及形状尺寸的相关信息，据此可实现脉冲涡流 的检测与评价。
近年来成为国内外涡流检测技术与应用 研究中最受关注的热点领域之一。
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缺陷加速腐蚀(FAC)
• 缺陷加速腐蚀(FAC)破坏机理包括因液体流动而加速的材 料溶解。它主要是一个材料的溶解过程，是因在过程中单 相或双相介质流动造成材料损耗。是一个化学腐蚀过程， 导致了管壁内表面的保护氧化膜和金属表面被蚀掉。
脉冲涡流检测
黑龙江省电力科学研究院 在许多方面都有应用，如，金属板轧制过程中的厚度 检测、金属中缺陷的检测等。目前，射线测厚存在射线源防护问题， 对操作人员身体易造成伤害；接触式测厚虽然测量精度较高，但在被 测金属高速运动情况下，被测金属之间长时间接触会造成传感器的磨 损，影响测量精度，严重时，还会划伤金属表面，降低产品的质量； 超声波测厚在检测薄金属厚度时，检测精度不高。涡流检测方法与上 述几种方法相比具有结构简单、成本低等优点，可以应用到其他检测 方法难以进行检测的特殊场合（ 如高温等）等优势，但其检测受材 料、温度等影响较大，难以保证高精度。
• 随氧化层（磁铁矿）厚度的减少，保护能力降低，使腐蚀 加速。最终磁铁矿的溶解速率及腐蚀速率达到平稳成为稳 定态。壳壁的失效会导致泄漏或瞬间爆破。
• 电厂给水加热器壳的壁厚损失也是由冲刷腐蚀-腐蚀造成 的。这是机械冲刷腐蚀和化学腐蚀的综合现象。此失效机 理的机械冲刷腐蚀部分包括高速液滴或进来的固体颗粒对 内表面撞击。