(完整版)涡流检测技术
《涡流检测技术》课件
根据涡流信号的变化，可以得知材料内部 是否存在缺陷。
涡流检测技术的应用领域
1
航空领域
用于飞机发动机叶片等高精度设
制造领域
2
备的测试。
用于制造工艺控制、质量检测、
零部件分选等方面。
3
电子领域
用于电子元器件检测，例如PCB板 故障等。
常见的涡流检测设备
缺陷检测仪
可以进行表面缺陷及小型裂 纹的检测，并有利于精确判 别缺陷位置及长宽比。
涡流检测技术的原理
涡流检测原理
材料内部存在一定大小的涡流损耗，用感 应线圈检测涡流损耗来检测材料表面和近 表面的问题。
电磁感应探头
探头内含有感应线圈，由其生成磁场对材 料进行检测。
电磁感应原理
交流电流经过线圈时产生强磁场，磁场作 用于导电物体内的自由电子，形成涡流， 涡流会阻碍原有的电流，产生电磁感应信 号。
• 设备操作步骤需熟 知，若无经验可咨 询专业技师。
线管探伤仪
可进行管道内壁的检测，广 泛应用于石化、冶金、船舶 等领域。
分选机
通过涡流检测进行尺寸分选 及表面缺陷检测，提高工作 效率。
涡流检测技术的优势和局限
1 优势
2 局限
能够检测高品质材料的小型缺陷，检测 速度快、非破坏性、适用于多种材料。
无法检测非导体材料，检测结果易受工 作人员经验和工作环境影响。
操ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ涡流检测设备的注意事项
环境要求
• 避免电磁干扰频繁 出现的场所进行操
• 作 操。 作区域需干燥无 水，以免影响检测 效果。
安全要求
• 检测设备带电，请 勿将设备接到液体 或潮湿环境中。
• 在操作时需佩戴防 护手套等个人防护 用品。
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。
涡流检测技术
感生磁场微弱、与外磁场方向相同的物质，如铝。
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：
第10页/共62页
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。
第27页/共62页
3.3 涡流检测仪器及设备
第28页/共62页
3.3.1 涡流检测仪
功能：
①产生激励信号； ②检测涡流信息； ③鉴别影响因素； ④指示器 信号检出电路 放大器
信号处理电路
显示器和电源电路
第29页/共62页
3.3.1 涡流检测仪
相似条件：
f11 1d12
f2
2
2d
2 2
模型试验的理论基础
第24页/共62页
填充系数
3.2.2.6 填充系数
d D
2
d--工件直径
D--线圈直径
L
L1
线圈归一化视在阻抗：
L L1
1
reff
Re
R R1
L1
reff
第23页/共62页
3.2.2.5 涡流检测相似定律
相似定律：
kr f / fg
频率比 f/fg 相同时，不同试件的有效
磁导率、涡流密度和磁感应强度的几何
分布均相似。
导体内部的涡流分布、磁场分布随
f/fg 变化。
只要频率比相同，几何相似的不连续性 缺陷(例如以圆柱体直径的百分率表示 的一定深度和宽度的裂纹)将引起相同 的涡流效应和相同的有效磁导率变化。
涡流检测技术(六).
11
3.信噪比最高：选择待测因素与主要干扰 相位差最大的频率
4. 检测频率正比于运动速度：自动探伤时， 激励频率≥10倍伤波调制频率，调制频率 正比于试件线圈相对运动速度
以上各方面综合考虑
12
平衡回路：用无缺陷部位调节，使回路 输出＝0
灵敏度[放大倍数，增益]：S=Δy/Δx； 标准伤信号幅度在屏幕中部，刚刚达到 报警线
职责：高级无损检测人员制定规范 检测规范之下还有工艺指导书或工艺卡
8
3.5.2 检测准备
1.检测方法和设备的选择（依据探测对象的形状大小数 量和等级要求）
2.检测线圈的选择（试件形状和大小，线圈的参数及拾 取信号的方式必须与仪器适配，检测时要适合于被检 缺陷。）
3.检测条件（清除试件上的金属粉、氧化皮、油脂。） 4.对比试样的准备（种类；人工伤尺寸） 5.仪器预调整（预热，初调） 6.附加装置调整（传送装置；接近开关等）
中心频率的选择原则？ 3.5.3 管棒材穿过式线圈自动探伤，试件传
送速度30m/min，缺陷与线圈作用距离为 5mm，估算伤波的调制频率和线圈的激励 频率。
18
样） 1. 材料与探测试件五同：材质、形状、大小、加
工工艺、表面状态相同 2. 无自然缺陷 3. 人工缺陷与自然缺陷形状相似，尺寸准确
2
对比试样两例
1. 测试系统综合性能的对比试样
深0.2
深0.5
深1.0
2. 螺栓孔探伤用对比试样
3
3.4.4 涡流探伤仪综合指标
1.探头式涡流探伤仪的综合指标（略） 2.穿过式涡流探伤仪的综合指标 探测灵敏度：能检测出的最小缺陷尺寸，
13
相位的选择
相位：移相器输出的控制信号的相位 原则：控制信号相位和主要干扰方向相差
2024年《涡流检测技术》课件
2024年《涡流检测技术》课件一、教学内容本节课我们将学习《涡流检测技术》教材第四章“涡流检测的物理基础”部分，详细内容涉及涡流的产生机理、涡流检测的传感器设计原理以及涡流检测技术在工业中的应用。
二、教学目标1. 让学生理解涡流的产生机理，掌握涡流检测的基本原理。
2. 使学生了解涡流检测传感器的设计原理，并能进行简单的传感器选型。
3. 培养学生运用涡流检测技术解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：涡流检测传感器的设计原理及其在实际应用中的选型。
教学重点：涡流的产生机理、涡流检测技术的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：涡流检测实验设备一套，涡流检测传感器若干。
2. 学具：教材，《涡流检测技术》第四章内容，笔记本，文具。
五、教学过程1. 实践情景引入（10分钟）：通过展示涡流检测技术在工业中的应用案例，激发学生学习兴趣。
2. 理论讲解（20分钟）：讲解涡流的产生机理，涡流检测的物理基础。
3. 例题讲解（20分钟）：讲解涡流检测传感器设计原理，进行传感器选型分析。
4. 随堂练习（15分钟）：让学生针对实际问题，设计涡流检测方案。
5. 课堂讨论（15分钟）：讨论学生在设计过程中遇到的问题，共同解决问题。
六、板书设计1. 涡流的产生机理2. 涡流检测的物理基础3. 涡流检测传感器设计原理4. 涡流检测技术在实际应用中的选型七、作业设计1. 作业题目：设计一个涡流检测方案，用于检测某金属部件的裂纹。
2. 答案要点：涡流传感器选型，检测方案步骤，预期检测结果。
八、课后反思及拓展延伸本节课学生掌握了涡流检测的基本原理和传感器设计原理，但实际操作能力有待提高。
课后可布置相关实践作业，让学生进一步巩固所学知识。
拓展延伸部分，可引导学生了解其他无损检测技术，如超声波检测、射线检测等，以便于学生形成完整的知识体系。
重点和难点解析1. 涡流检测传感器设计原理及其在实际应用中的选型。
2. 涡流检测技术在工业中的应用案例分析。
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。
涡流检测技术概述
涡流检测技术概述资料整理：无损检测资源网沧州市欧谱检测仪器有限公司一、涡流检测原理涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料，如果我们把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流，由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等)的变化会导致感应电流的变化，利用这种现象而判知导体性质、状态的检测方法，叫做涡流检测方法。
由涡流产生的交流磁场也产生磁力线，其磁力线也是随时间而变化，它穿过激磁线圈时又在线圈内感生出交流电。
因为这个电流方向与涡流方向相反，结果就与激磁线圈中原来的电流方向相同了。
这就是说线圈中的电流由于涡流的反作用而增加了。
假如涡流变化，这个增加的部分(反作用电流)也变化。
测定这个电流变化，从而可得到试件的信息。
涡流的分布及其电流大小，是由线圈的形状和尺寸，交流频率(试验频率)，导体的电导率、磁导率、形状和尺寸，导体与线圈间的距离，以及导体表面缺陷等因素所决定的。
因此，根据检测到的试件中的涡流，就可以取得关于试件材质，缺陷和形状尺寸等信息。
二、涡流检测方法涡流检测是把导体接近通有交流电的线圈，由线圈建立交变磁场，该交变磁场通过导体，并与之发生电磁感应作用，在导体内建立涡流。
导体中的涡流也会产生自己的磁场，涡流磁场的作用改变了原磁场的强弱，进而导致线圈电压和阻抗的改变。
当导体表面或近表面出现缺陷时，将影响到涡流的强度和分布，涡流的变化又引起了检测线圈电压和阻抗的变化，无损检测资源网根据这一变化，就可以间接地知道导体内缺陷的存在。
由于试件形状的不同，检测部位的不同，所以检验线圈的形状与接近试件的方式与不尽相同。
为了适应各种检测需要，人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。
1、检测线圈及其分类在涡流探伤中，是靠检测线圈来建立交变磁场;把能量传递给被检导体;同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检测导体中的质量信息。
所以说，检测线圈是一种换能器。
涡流检测技术
Thank you
涡流检测的主要用途及影响感生涡流的特性的主要因素
目的 探伤
材质试验
厚度及位移 等的测量
检测因素 试件中的裂纹、腐 蚀、凹坑、夹杂、 气泡等
电导率 磁导率
提离效应、厚度效 应、充填效应等
典型应用
管、棒、线、板材等的探伤； 机制件的探伤； 飞机维护及管道系统的维护检查； 疲劳裂纹的监视。
测量金属试件的电磁参数； 金属热处理状态的鉴别； 金属材料的分选； 金属材料成分含量、杂质含量的鉴 别。
金属试件上涂、镀等膜层测量； 板材测厚； 位移、振动测量； 液面位置、压力等的监控； 试件尺寸、形状测量等。
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
当探头从零件的中间部位移动到零件的边缘时，仪器所发生的报警现
象，是由于边缘效应所致，一般不是裂纹信号
当探头扫描移动到局部漆层脱落处，仪器所发出的报警现象，属间隙
效应引起，一般不是裂纹信号
当探头移动到受检部位的形状，或曲率发生变化的区域时，发出的报
警现象，一般不是裂纹信号
在对非磁性材料进行涡流检测过程中，如探头移动到磁性材料附近，
涡流检测的特点
• 优点： • （1）不需耦合剂，对管、棒、线材易于实现自动化。 • （2）对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高。 • （3）能在高温、高速下进行检测。 • （4）应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实现检测。 • （5）工艺简单、操作容易、检测速度快。
第9讲涡流检测技术
1 fu
26
热交换管的探伤实例
热交换管内的液体介质会造成管壁的腐 蚀和沉淀物的堆积；热交换器管的外壁 与支架的摩擦会导致接触部位的磨损。 采用内穿过式涡流检测线圈进行检测是 目前较为常用的方法。 检测原理和过程如下。
27
热交换管的探伤实例
线圈与管壁 上通孔的相 对位置变化 会引起涡流 信号的变化。
7
涡流检测相关技术
线圈阻抗分析：
–理想线圈只有感抗，而实际线圈都有内阻，其阻抗 可表示为Z＝R＋jX=R+jwL，R：电阻，X：感抗，w： 角频率
单个线圈的等效电路如下图所示
8
涡流检测相关技术
线圈耦合等效电路：
– 两个相互耦合的线圈如下图所示。将二次线圈电路
阻抗通过互感转换为一次线圈电路的折合阻抗，如 图C所示。
– 能够引起涡流异常的不连续缺陷都能被检测。
– （棒、管）环绕式线圈对于方向以纵向为主，并在
径向具有不同深度的不连续，如裂纹、折叠、未焊 透等缺陷，比较容易检测。
– 自比式线圈，缺陷的两端信号比较强。 – 腐蚀缺陷，由于从两边到中间逐步加深，故自比式
线圈信号不明显
– 材料的导电率越高，涡流信号越强，越容易检测
X轴右移，然后XY轴压缩
13
涡流检测相关技术：放置式线圈的阻抗分析
影响阻抗变化的主要因素：
–提离效应的影响 –边沿效应的影响 –工件电导率σ的影响 –磁导率μ的影响 –实验频率的影响 –工件厚度的影响 –线圈直径的影响
14
电阻率对阻抗的影响
频率对阻抗的影响
分析电阻率越小，阻抗越小的原因
15
工件厚度对阻抗的影响
线圈直径对阻抗的影响
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。
公共基础知识涡流检测技术基础知识概述
《涡流检测技术基础知识概述》一、引言在现代工业领域中，无损检测技术起着至关重要的作用。
其中，涡流检测技术作为一种重要的无损检测方法，凭借其高效、准确、非接触等特点，在航空航天、电力、石油化工、机械制造等众多行业得到了广泛应用。
本文将对涡流检测技术的基础知识进行全面综合的概述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。
二、涡流检测技术的基本概念（一）定义涡流检测技术（Eddy Current Testing，简称 ECT）是一种基于电磁感应原理的无损检测方法。
它通过给检测线圈施加交变电流，产生交变磁场，当该磁场靠近导电材料时，会在材料中感应出涡流。
涡流的大小、分布等特性会受到材料的物理性质（如电导率、磁导率等）以及缺陷的影响。
通过检测线圈测量涡流的变化，可以推断出材料的性能和缺陷情况。
（二）检测原理当检测线圈靠近导电材料时，线圈中的交变电流会在材料中感应出涡流。
涡流的流向与线圈中的电流方向相反，会产生一个与原磁场方向相反的磁场，从而改变检测线圈的阻抗。
如果材料中存在缺陷，如裂纹、气孔等，会改变涡流的分布和大小，进而导致检测线圈的阻抗发生变化。
通过测量检测线圈的阻抗变化，可以判断材料中是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小和形状等信息。
（三）检测对象涡流检测技术适用于各种导电材料，如金属材料（如钢铁、铝、铜等）、合金材料等。
它可以检测材料的表面和近表面缺陷，如裂纹、腐蚀、磨损等，也可以检测材料的厚度、电导率、磁导率等物理性质。
三、涡流检测技术的核心理论（一）电磁感应定律涡流检测技术的基础是电磁感应定律。
根据电磁感应定律，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动势。
在涡流检测中，检测线圈中的交变电流产生的交变磁场会在导电材料中感应出涡流，这就是电磁感应的过程。
（二）涡流场理论涡流场理论主要研究涡流在导电材料中的分布和变化规律。
涡流的大小和分布受到材料的电导率、磁导率、检测频率、线圈形状和尺寸等因素的影响。
涡流检测技术
HC
Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩
HC H
形。用于记忆元件，当+脉冲产 生H>HC使磁芯呈+B态，则–脉
冲产生H< – HC使磁芯呈– B态，
可做为二进制的两个态。
涡流检测技术
22
2.2 涡流检测基础知识
◆ 磁导率曲线
B, r
B~H
r ~ H
H
涡流检测技术
23
2.2 涡流检测基础知识
2.2.1 电磁现象基本规律
1.结构 2.功能 3.分类
涡流检测技术
65
2.4 涡流检测设备
涡流检测技术
66
2.4 涡流检测设备
涡流检测技术
67
2.4 涡流检测设备
涡流检测技术
68
2.4 涡流检测设备
涡流检测技术
69
2.4 涡流检测设备
X
2 2
X2
XS XZ X1
涡流检测技术
44
2.3 涡流阻抗分析法
复阻抗平面图 横轴：RS 纵轴：XS R2从∞逐步递减 到零
涡流检测技术
45
2.3 涡流阻抗分析法
2. 阻抗的归一化
横轴 纵轴
RS R1 L1 XS
L1
涡流检测技术
46
2.3 涡流阻抗分析法
二、有效磁导率和特征频率
1.有效磁导率
B SeH ff0 Sa 2 H eff0
涡流检测技术
47
2.3 涡流阻抗分析法
a
Bds
0
a
0 H 0
J0 J0
j kr d r 2 j ka
a
2 r H
0
0
J0 J0
涡流检测技术
3.2.2-涡流检测技术原理-3.2.2.1-涡流检测原理-▣3.2.2.2趋肤效应和渗透深度-13.2. 磁导率-☐3.2.2.5-涡流检测相似定律
3.2.2.1涡流检测原理-试件表面缺陷影响涡流-Electrie-Current-·涡流变化导致检测线圈 抗变化-Magnetic Field-Coil-通过测量线圈阻抗变化，检测缺陷。-Conductive-M teral-Eddy Current's-Eddy Currents-难以-Electric-易被-探测泷-工件-Material-图3-1涡流检测示意图-图3一2裂纹垂直于涡流流向易被检测-Surface-F aw-Sub-Surface Flaw
3.2.2.2-趋肤效应和渗透深度-口趋肤效应：-Jx=Joez√-▣涡流集中在靠近激励线圈的材料表面附近 ■交变电流激励磁场强度及涡流密度，-随着深度增加按指数分布规律递减；-■涡流的相位差随着深度增加成比例的增 。-,渗透深度：-6=-√fo-▣涡流密度衰减为其表面密度的1/e36.8%时对应的深度-■渗透深度随被检 料的电导率、磁导率及激励频率的增大而减小。-口涡流探伤能够达到的极限深度：-■涡流密度仅约为其表面密度的5 时的深度--36。
3.2.2.2趋肤效应和渗透深度
3.22.3涡流检测线圈的阻抗分析-1.单线圈的阻抗-2.耦合线圈的阻抗-3.阻抗平面图
1.单线圈的阻抗-Z=√R2+X,tan0=-十-Q3-年锁-实部轴（®）-图3一4祸流检测单线围的等效电 -图3-5复阻抗平面图
2.、耦合线圈的阻抗-Z=R+-@"M2-@'M2-R,+R2+02--E:+R.+joL-joI:R:+ .+@E-=R+jX-Z。=-R2+R2+o2-R2+R-jω L2-e-Z一初级线圈的视在阻抗-Z。一次级 圈对初级线圈作用的等效阻抗-Z=ZO+Ze-图3-6耦合线圈互感电路
第3章涡流检测技术-精选文档
3.1 概 述
3.2 涡流检测基础知识 3.3 涡流检测仪器及设备 3.4 涡流检测方法 3.5 涡流检测诊断常用标准 3.6 涡流检测技术应用
3.1 概 述
3.1.1 涡流检测基本原理 3.1.2 涡流检测的应用
3.1.3 涡流检测的特点
3.1.4 涡流检测的发展过程
3.1.1 涡流检测基本原理
3.1.1 涡流检测基本原理
涡流检测
利用电磁感应原理，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损评定 导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测方法称为涡流 检测。 当检测线圈中通有交变电流时，在线圈周围产生交变磁场；当此交变 磁场相对导体作运动时，导体中会感生出涡状流动的电流。 涡流伴生的感应磁场与原磁场叠加，使检测线圈的复阻抗发生变化。 导体内感生涡流的幅值、相位、流动形式及其伴生磁场受导体的物理 特性影响，进而影响检测线圈的复阻抗。 因此通过监测检测线圈的阻抗变化即可非破坏地评价导体的物理和工 艺性能。
顺磁质：
逆磁质：
铁磁质：
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：
当线圈中通有交变电流时，
线圈中将产生感应电动势的现象。
3. 互感应：
两载流线圈相互激起感应电动势的现象
涡流探伤能够达到的极限深度：
涡流密度仅约为其表面密度的5％时的深度 － 3δ。
无损检测技术-涡流检测
5、信号处理器
抑制各种干扰信号，突出有用信号，常用方 法有以下几种：
相位分析仪：根据有用信号与干扰信号的相 位差利用同步检波器的移相器将有用信号分 离出来。
频率分析法：当缺陷信号频率高于干扰信号 时，利用滤波器抑制频率较低的干扰信号。
振幅分析法：当缺陷信号幅度大于干扰信号 时，用拒斥电路抑制掉电平以下的干扰信号， 保留有用信号。
dI EL L dt
dI .........回. 路中电流变化率 dt
L－自感系数，与线圈形状、大小和匝数等有关
“－”－表示自感电动势反抗回路中电流的变化
back
互感
当两个线圈互相靠近时，任何一 个线圈中的电流发生变化，都会 引起另一个线圈内磁通量的变化， 从而在另一个线圈内产生感生电 动势。这种两个靠近的载流回路 电流发生变化时互相激起感生电 动势的现象称为互感。
h 503 /( fr )1/ 2
h－渗透深度（m） f－电流频率（Hz）
μr－相对磁导率（ H/m ）
γ－电导率（S/m）
渗透深度是反应涡流密度分布
与被检材料的电导率、磁导率以
及激励频率之间基本关系的特征
值。f、μr、γ越大，则h越小。
由于被检工件表面以下3h处的
涡流密度仅约为其表面密度的5％，
按显示方式分
根据涡流检测仪显示方式不同分为
图像显示、数字显示和指针显示等 几种。
图像显示：利用仪器示波管显示某 种因素引起的图像变化。
数字显示：利用仪器数码管显示试 件物性变化量。
指针指示：利用某种仪表指针指示
情况来显示试件物性变化。
back
其他分类方式
此外，按信号处理方法不同 还可分为相位分析仪、频率 分析仪、振幅分析仪等几种； 根据仪器通道数量分为单通 道和多通道检测仪。 back
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
视在电阻
阻抗的归一化
经过归一化处理
后的电阻和电抗都 是无量纲的量，并 且都恒小于1。
归一化阻抗图的特点
• （1）它消除了原边线圈电阻和电感的影响，具有通用性。 • （2）阻抗图的曲线簇以一系列影响阻抗的因素作为参量。 • （3）阻抗图形定量地表示出各影响阻抗因素的效应大小和方向。 • （4）对于各种类型的工件和检测线圈，有各自对应的阻抗图。
进行涡流检测的步骤：（探针式涡流探伤仪为例）
I. 摸清被检零件的裂纹规律
如零件的材料组织与特性、结构形状、制造时的加工方法、装 配位置、使用时间、受力状态、可能产生或经常产生裂纹的部 位、裂纹的方向等。
II. 参考试件的准备和制作
最好采用报废的有自然缺陷（裂纹）的相同零件作为参 考试件。
也可用无自然裂纹的零件，在容易产生疲劳裂纹的部位用机械加 工法，或腐蚀法，或电火花加工人工缺陷的参考试件。
金属试件上涂、压力等的监控； 试件尺寸、形状测量等。
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
涡流检测的主要用途及影响感生涡流的特性的主要因素
目的 探伤
材质试验
厚度及位移 等的测量
检测因素 试件中的裂纹、腐 蚀、凹坑、夹杂、 气泡等
电导率 磁导率
提离效应、厚度效 应、充填效应等
典型应用
管、棒、线、板材等的探伤； 机制件的探伤； 飞机维护及管道系统的维护检查； 疲劳裂纹的监视。
测量金属试件的电磁参数； 金属热处理状态的鉴别； 金属材料的分选； 金属材料成分含量、杂质含量的鉴 别。
方向平行，缺陷很难被发现， 因此，一般涡流检测时必须 从多个方向进行检测。
趋肤效应和渗透深度
• 当激励线圈中通以交流电时，在试件某一深度上流动的涡流会产生一个
与原磁场反向的磁场，减少了原来的磁通，并导致更深层的涡流的减少， 所以涡流密度随着离表面距离的增加而减少，其变化取决于激励频率、 试件的电导率和磁导率，在试件中感应出的涡流集中在靠近激励线圈的 材料表面附近，这种现象叫做趋肤效应。
的差异而达到分选的目的。
• （4）测量金属材料上的非金属涂层、铁磁性材料上的非铁磁性材料涂
层和镀层的厚度等。
• （5）在无法进行直接测量的情况下，可用来测量金属箔、板材和管材
的厚度，测量管材和棒材的直径等。
涡流检测的技术原理
• 涡流检测实质是检测线圈阻抗的变化。当检测线圈靠近被检工件时，其
表面出现电磁涡流，该涡流同时产生一个与原磁场方向相反的磁场，并 部分抵消原磁场，导致检测线圈电阻和电感分量变化。
涡流检测的特点
• 优点： • （1）不需耦合剂，对管、棒、线材易于实现自动化。 • （2）对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高。 • （3）能在高温、高速下进行检测。 • （4）应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实现检测。 • （5）工艺简单、操作容易、检测速度快。
• 缺点： • （1）只适合导电材料表面和近表面的检测。 • （2）难以判断缺陷的种类、形状和大小。 • （3）干扰因素较多，需要特殊的信号处理技术。 • （4）对形状复杂的试件难以进行检测。
• 趋肤效应的大小以渗透深度 来描述，即电流密度减少到表面电流密度
的 1 e 3时7%的深度。
1 1 f
2
• 渗透深度 与频率 f 的平方根成反比。
涡流阻抗分析
• 线圈的阻抗 • 用检测线圈的阻抗变化来测定受检试件性能影响而产生的涡流的变化。 ➢线圈自身的阻抗 • 一个线圈并不是一个纯电感，而是需用电阻、电感、电容组合而成的
• 若金属工件存在缺陷，就会改变涡流场的强度及分布，使线圈阻抗发生
变化，通过检测这个变化就可发现有无缺陷。
涡流检测示意图
• 图为涡电流在检测工件上流
动的情形，垂直于涡电流流 向的裂纹阻挡了它的流动， 使工件上反射磁场随之发生 变化，进而导致检测线圈阻 抗和电压改变而被探测出；
• 但是如果裂纹走向与涡电流
涡流检测技术
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试件时，由于线圈磁场的作用，试
件会感生出涡流。涡流大小、相位及流动性是受到试件导电性能等的影 响，涡流的反作用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，或线圈上感应电压的变化，就可以得到被检材料有无缺 陷。
涡流检测基本原理图
III.涡流探头的选择
1 所选择的涡流探头必须与所用的探针式涡流探伤仪相匹配。 • 所选择的涡流探头一定要有足够高的检测灵敏度。 • 所选择的涡流探头一定要便于接近被检区域。
几种通用形式的探针式涡流探头
IV.正确标定仪器
1 检测“灵敏度”的选择 2 “提离”旋钮的调整 3 “零位”旋钮的调整
V. 严格执行涡流检测工艺
X M M称为耦合电抗。
➢等效阻抗与视在阻抗 等效阻抗： Z1'1 R' jX '
表示被测导体上的涡流场对检测线圈的影响。
视在阻抗：Z Z11 Z1'1 R jX
检测线圈的视在阻抗是自阻抗与等效阻抗之和。
阻抗图
(R
R1 ) 2
[X
X1(1
1 2
K
2 )]2
(1 2
X1K 2)2
视在电抗
1 涡流检测时，探头移动的扫描速度不宜太快。 2 探头两次间的扫描距离不宜过大。 3 对探头施加的压力不宜大，但要均匀，只要轻轻接触零件表面即可。 4 探头在扫描过程中，尽可能保持探头磁芯轴线与被检零件表面相垂
直。
VI. 裂纹信号的识别
1 干扰信号的种类
被检零件材料不均匀所产生的干扰信号
探头与被检零件相对位置的变化所引起的 干扰信号
等效电路来表示。
线圈自身的复阻抗：
Z R jL
耦合线圈的阻抗
Z11 R1 jL1 R1 表jX示1检测线圈的自阻抗，即线圈空载阻抗， X1 为L1 空载的感抗。
Z22 R2 jL2 R2 jX表2示涡流环的自阻抗，
X 2 L2为涡流环的感抗。
Z12 jX M j表M示检测线圈与涡流环的耦合阻抗，