涡流检测仪器(五).

1－线圈；2－磁芯；3－外壳；4－试件
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穿过式线圈
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内插式线圈
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3.按比较方式[绕制连接]分类


绝对式：如图 a 所示，直接测量线圈阻抗的变化，在检测时可用 标准试件放入线圈，调整仪器，使信号输出为零，再将被试工件 放入线圈，这时，若仍无输出，表示试件和标准试件的有关参数 相同。若有输出，则依据检测目的不同，分别判断引起线圈阻抗 变化的原因是裂纹还是其他因素。这种工作方式可用于材质的分 选和测厚，又可进行缺陷的检测。 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。
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涡流电导仪
测量金属及其合金中的电导率(成分、热处 理状态/杂质…) 测量灵敏度：用每单位电导率变化所对应 的阻抗变化值来表示。S=(∆Z)/ (∆σ ) 选择频率比 f/fg，使阻抗点在曲线的最右边， 这样，灵敏度较高

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涡流测厚仪



含义1.测量金属基体上绝缘层厚度，利用提离 效应 ( 在涡流检测中，探头晃动引起的信号变 化叠加在缺陷信号中，阻碍对缺陷的正确判断 与识别，这种干扰称为提离干扰，又称为提离 效应)，金属基体厚度>3倍渗透深度 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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自比较式（自比式）：是标准比较式的特例，采用同一检测试件的不同 部分作为比较标准，故称为自比较式。如图c所示，两个相邻安置的线圈、 同时对同—试件相邻部位进行检测时，该检测部位的物理性能及几何参 数变化通常是比较小的，对线圈阻抗影响也比较微弱。如果将两个线圈 差动联接，这种微小变化的影响便几乎被抵消掉，如果试件存在缺陷， 当线圈经过缺陷 (裂纹) 时将输出相应急剧变化的信号，且第—个线圈或 第二个线圈分别经过同一缺陷时所形成的涡流信号方向相反。

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移相器；相敏检波器
检波：检出加在高频信号上的低频信号 方法：电子开关，检出峰值，控制信号与 高频信号同相 相敏检波：控制信号相位随干扰信号相位 变化。

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相位：干扰信号过零时发出控制信号，即 二者相差90度 移相器：调整控制信号相位。输入：振荡 信号；输出：控制信号 平滑滤波：检波器中的电容是必要的 经过相敏检波器，高频信号变为低频信号

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相敏检波器原理框图
振荡信号
移相器
控制信号
待测信号
相敏检波器
低通滤波器
输出信号
电子开关
滤波电容
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滤波器
低通滤波器；高通滤波器(只通过高频信号， 阻止低频信号的滤波器)；带通；频率特性 (曲线) 截止频率fc；中心频率f0；带宽fc2-fc1 调制频率：试件与线圈相对运动，试件信息 加载在高频振荡信号上，振荡信号幅度变化 的低频信号的频率。 调节滤波器，使：带通滤波器中心频率＝缺 陷信号的调制频率
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3.4.2 涡流检测仪器
涡流检测仪器是应用涡流原理对设备、材料进行 无损检测的电子设备。 1.分类 导电仪；测厚仪；探伤仪 2.基本结构 3.基本电路
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涡流检测仪器原理框图
涡流仪的工作原理是：振荡器产生的各种频率的振荡电 流流经检测线圈，线圈产生交变磁场并在试件中感生涡 流，同时，受导电试件影响的涡流会使检测线圈的电性 能发生变化，通过信号输出电路将 (包含待测信息的)检 测线圈电性能的变化转变成电信号输出，经放大器放大， 信号处理器消除各种干扰，然后输入显示器显示检测结 果。


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显示方式1－时基显示
显示：将处理后信号加在垂直方向，锯齿 波加在水平方向（示波器原理）。 令一个锯齿波周期＝一个试件检测时间， 每屏显示整个试件对应的波形，容易实现 纵向定位（轴向定位） 利用下一根试件的端头信号刷新屏幕 显示信息：幅度；时间 [纵向位置] 报警方式：幅度报警 [直线,水平线]


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 灵敏度。 移相器：相位基准 相敏检波器：相位分析 滤波器：[调制]频率分析 幅度鉴别器：报警电平 相位旋转电路： 显示器：
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电桥
电桥：提取微小的阻抗变化，转化为电压 信号交流 无伤状态，电桥接近平衡；有伤状态，电 桥失衡 交流电桥平衡条件： 图3-49，Z1Z4=Z2Z3；φ1+φ4=φ2+φ3

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第3章 涡流检测设备
3.4.1 涡流传感器
结构；功能；分类
3.4.2 涡流检测仪器
分类；结构；基本电路
1
3.4.1 涡流传感器
1. 基本结构 2. 基本功能 3. 三种分类
2
1.基本结构；2.基本功能


结构：由激励绕组、检测绕组、骨架和外壳组成。 功能： ①激励形成涡流的功能，即能在被检工件中建立一个交变电磁场， 使工件产生涡流的功能； ②检取所需信号的功能，即检测获取工件质量 情况的信号并把信号送给仪器分析评价； ③抗干扰的功能，即要求涡流 传感器具有抑制各种不需要信号的能力，如探伤时需抑制直径、壁厚变 化引起的信号，而测量壁厚时，要求抑制伤痕的信号等。 涡流传感器（整体）又称作检测线圈
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3. 三种分类
பைடு நூலகம்

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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1.按输出信号[感应方式]不同分类


自感式（参量式）：参量式线圈输出的信号是线圈阻抗的变 化，一般它既是产生激励磁场的线圈，又是拾取工件涡流信 号的线圈，所以又叫自感式线圈，如图a。 互感式（变压器式）：变压器式线圈，输出的是线圈上的感 应电压信号，一般由两组线圈构成，一个专用于产生交变磁 场的激励线圈（或称处级线圈），另一个用于拾取涡流信号 的线圈（或称次级线圈），又叫互感式线圈，如图b。
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内通过式（内插式）
1－线圈架；2－线圈；3－试件

在对管件进行检验时，有时必须把探头放入管子 的内部．这种插入试件内部进行检测的探头称为 内通过式探头，它适用于冷凝器管道（如钛管、 铜管等）的在役检测。
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放置式（点式；探头式）

在检测时，将线圈放置于被检测工件表面进行检验。这 种线圈体积小，线圈内部一般带有磁芯，因此具有磁场 聚焦的性质，其灵敏度高。 它适用于各种板材、带材和 大直径管材、棒材的表面检测，还能对形状复杂的工件 某一区域做局部检测。

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2 涡流检测仪器的基本结构



激励：振荡器，功率放大器 检出：探头，电桥，自动平 衡 处理：相敏检波器（含移相 器），滤波器，幅度鉴别器 显示：示波器，记录仪 （计算机系统）
涡流检测系统的基本结构 1－振荡器，2－电压表，3－探头，4－裂 纹，5－工件
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3 基本电路





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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。 提取缺陷信号，抑制干扰信号，三种分析 方法 1. 相位分析法 2. 频率分析法 3. 幅度分析法

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信号形成与检出
调制：试件与线圈相对运动，试件信息[信 号]加载在高频振荡信号上的过程。包括幅 度调制、频率调制和相位调制。 解调：将加在高频振荡信号的试件信息[信 号]检出的过程。 幅度和相位解调——相敏检波器 频率解调——滤波器

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显示方式2－矢量显示

显示：将处理后信号经过两路控制信号相差 90度的相敏检波器分解为Ux和Uy，分别加 在水平方向和垂直方向，形成矢量光点

图线：缺陷通过线圈时，检测信号变化使光 点连续变化，形成特定的8字图线
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显示信息：光点的位置反映信号的幅度和相 位；根据相位信息可判断缺陷的种类或深度 位置 报警方式：幅度-相位报警 [弧线,扇形区]
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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。
1－线圈；2－试件；3－线圈架
（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 温度不稳定时易发生 漂移 对探头的颤动比差式 敏感



自比式 温漂小 抑制颤动 对短伤敏感 对缓慢变化[长缺陷] 不敏感 只能探出长缺陷的终 点和始点 有时信号不好解释

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频率特性曲线
A
A
A 0.7A
fc
f
fc
f
fc1 fc2 f0
f
低通
高通
带通
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幅度鉴别器
作用：去除小噪声 电路：比较器 调节：抑制电平 注意：抑制电平影响线性；报警电平根据 验收标准用对比试样（标准伤）确定
报警电平 抑制电平
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显示器

传统：示波管（CRT）。方式：椭圆显示； 正弦波显示；矢量点显示 现代：计算机显示器。特点：记忆存储。 方式：时基显示；矢量显示 其它：指针式表头；数码管LED；液晶LCD