涡流检测仪器(五).
涡流检测(相关知识)
一般的涡流检测仪主要由振荡器、探头(检测线 圈）、信号输出电路、放大器、信号处理器、显示器、 电源等部分组成，其方原理框图如下图所示。
二、检测线圈（探头）
（1）检测线圈的作用 1.交变的激励电流作用下产生交变磁场，使试件感生 涡流。 2.拾取因试件物性变化引起涡流磁场变化的信息，并 将其转换为电信号
由于涡流具有集肤效应，因此涡流检测只能检 测表面和近表面的缺陷。 由于试件形状的不同、检测部位的不同，所以 检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。 为了适应各种检测的需要，人们设计了各种各样 的检测线圈和涡流检测仪器。
2 涡流检测系统
涡流检测系统包括涡流检测仪、检测线圈、对比试块等。 一、涡流检测仪 （1）涡流检测仪器的类别 涡流检测仪是根据不同的检测目的，应用不同的方法抑 制干扰信息，拾取有用信息的电子仪器。根据用途、使用、 显示等不同分为以下几类。 ① 按用途分 ⅰ 探伤仪 ⅱ 材料分选仪 ⅲ 测厚仪 ② 按使用方式分 ⅰ 手动涡流仪 ⅱ 自动指针显示
此 外， 按 信号处理方法不同还可以分为 相位分 析仪、频率分析仪、振幅分析仪等几种。
二、 涡流检测仪原理与组成
涡流检测仪的工作原理是：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感生涡
流。当试件存在缺陷或物性变化时，线圈电压发生变
d —— 磁通量的变化率： dt
“-”——表示感生电动势反抗回路中的磁通的变化。
（2）自感与互感 ①自感 当回路磁通量变化时，回路中会产生感生电动势。 同样，当回路中通过的电流发生变化时，也会引起回 路磁通变化，从而在回路中产生感生电动势。由于这 种感生电动势是自感回路电路引起的，因此称为自感 电动势，用 E 表示。
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。
第3章 涡流检测 3.2 涡流检测仪器设备
3.2 涡流检测仪器设备涡流检测仪器是涡流检测装置最核心的组成部分，根据应用目的不同，涡流检测仪器可分为涡流探伤仪、涡流电导仪和涡流测厚仪等三种类型。
针对不同检测对象的应用，不仅各类涡流检测设备在构成完整的检测系统上有所不同，而且同类检测设备也会因检测对象不同有所差异，特别是涡流探伤系统表现得尤为明显。
一般而言，涡流检测装置包括检测线圈、检测仪器、辅助装置。
虽然标准试样或对比试样不包括在检测装置中，但从实施涡流检测所必要的硬件条件及检测装置的调整与评价两方面考虑，将标准试样和对比试样列在本节叙述。
3.2.1 涡流检测线圈涡流检测线圈通常又称探头。
从制作方式和检测信号产生原理两方面考虑，“检测线圈”这一名称比“探头”要更准确、合理。
“探头”是各种小尺寸探测器的俗称，在电磁检测中，有几种原理不同的“探头”，如霍尔元件、磁敏二极管及电磁线圈等。
涡流检测中通常所称的“探头”即其中的“电磁线圈”，它是用直径非常细的铜线按一定方式缠绕而成，在通以交流电时能够产生交变的磁场，并在与其接近的导电体中激励产生涡流；同时，“电磁线圈”还具有接收感应电流（即涡流）所产生的感应磁场、将感应磁场转换为交变的电信号的功能，并将检测信号传输给检测仪器。
虽然霍尔元件、磁敏二极管都具有将磁场信号转换成电信号的性能，但二者不具有激励产生磁场的作用。
“检测线圈”这一名称，一方面，表明了涡流检测所采用的探测器是由金属细线缠绕而成的制作方式；另一方面揭示了涡流检测是基于“电磁感应现象”这一本质特征。
检测线圈与采用霍尔元件、磁敏二极管等其他基于磁电转换原理的测试探头相比，具有以下优点：（1）同时具备激励和拾取信号两项功能；（2）可根据被检测对象的外形结构、尺寸和检测目的，设计、制作成不同缠绕方式、不同大小且形状各异的线圈，能够更好地适应不同的检测对象和满足检测要求；（3）受温度影响较小，可适用于高温条件下的检测。
3.2.1.1 检测线圈的分类检测线圈是构成涡流检测系统的重要组成部分，对于检测结果的好坏起着重要的作用。
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]
涡流检测技术
涡流密度衰减为其表面密度的 1/e (36.8％) 时对应的深度 渗透深度随被检材料的电导率、磁导率及激励频率的增大而减小。
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。
3.2.2.2 趋肤效应和渗透深度
Depth Depth
Eddy Current Density
3.4 涡流检测方法
3.4.1 涡流检测一般操作步骤 3.4.2 涡流检测的频率选择 3.4.3 涡流检测信号分析 3.4.4 提离效应及其抑制
3.4.2 涡流检测的频率选择
被检工件材料
非磁性材料：高频，数千赫兹 磁性材料：较低的频率
透入深度要求：频率越低透入深度越大 灵敏度要求(分辨力)：频率低灵敏度减小
3.2 涡流检测基础知识
3.2.1 与涡流检测相关的电学 和磁学基本知识
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。
while conducting an inspection, signals generated from the test specimen must be compared with known values.
• Reference standards are typically manufactured from the
抑止方法：
多项式拟合法 数字滤波 多频测量 模具支架固定探头
3.5 涡流检测诊断常用标准
1 钛及钛合金管材的涡流检验：GB／T12969.2—1991
涡流探伤仪的特点及检测介绍
涡流探伤仪的特点及检测介绍涡流探伤仪是一种常用于非破坏性检测的仪器，主要用于检测金属和合金等材料中存在的表面裂纹、缺陷、孔洞等问题。
本文将介绍涡流探伤仪的主要特点和具体的检测步骤，以帮助读者更好地了解它的工作原理和应用场景。
特点非接触式检测涡流探伤仪是一种非接触式检测仪器，即检测过程中不需要与被检测物体直接接触。
这一点非常重要，因为它可以避免对被检测物体造成损伤或者影响其使用寿命。
与传统的力学测量方法相比，涡流探伤仪能够更加准确、快捷地检测到物体表面的缺陷。
支持大量材料检测涡流探伤仪适用于包括金属、合金、非金属材料在内的大量材料检测。
这些材料包括但不限于钢、铝、铜、陶瓷等等，因此在航空、汽车、船舶、电力、石油等领域都有广泛的应用。
此外，涡流探伤仪还能检测材料表面一些微小的缺陷，例如疲劳裂纹、孔洞、磨损等。
高效率、高灵敏度涡流探伤仪的工作原理是通过高频交流电磁场感应产生的电磁涡流，来检测被测物体内部或表面的缺陷。
由于其高频交流电磁场的震荡速度非常快，而探头与被测物之间的距离也非常小，所以它具有非常高的灵敏度和高效率。
一般可以在数秒内完成一次完整的检测过程。
显示方便涡流探伤仪的检测结果可以直接通过显示屏或者录像设备呈现出来，方便操作者的观察和判断。
此外，涡流探伤仪还可以通过计算机数据存储功能，将检测结果记录下来，方便后续的分析和报告。
检测介绍涡流探伤仪的具体检测步骤如下：步骤一：准备工作在开始涡流探伤之前，需要准备好相应的仪器和设备。
例如涡流探伤仪、探头、电源、调节器以及配套软件等等。
同时，还需要对被检测物体的表面进行充分的清洁和处理，以便于观察和检测。
步骤二：探头安装接下来，需要安装和选择相应的探头。
通常情况下，涡流探伤仪的探头分为内侧探头和外侧探头两种。
内侧探头通常用于检测管道和孔洞等内部缺陷，而外侧探头则主要用于检测平面和轴类零件表面缺陷。
步骤三：仪器调节在涡流探伤之前，还需要对涡流探伤仪进行一些调节。
a涡流探伤仪的技术参数
a涡流探伤仪的技术参数摘要：一、涡流探伤仪简介二、涡流探伤仪的主要技术参数1.频率范围2.增益3.相位4.驱动电压5.采样频率6.滤波方式7.报警方式8.探头类型9.显示模式10.平衡方式11.存储功能12.通讯功能13.内置电源14.外部电源15.外形尺寸和重量正文：一、涡流探伤仪简介涡流探伤仪是一种利用涡流原理进行无损检测的仪器，广泛应用于金属材料和零部件的探伤。
它具有探伤、涂层测厚和电导率测量功能，可以对各种金属材料和零部件进行缺陷检测，如焊缝裂纹、铜管、无缝钢管、不锈钢管的折叠、结疤、凹坑、列横、导板划痕、横裂或离层等。
二、涡流探伤仪的主要技术参数1.频率范围：涡流探伤仪的工作频率一般在50Hz至10MHz之间，频率的选择会影响到探伤深度。
较低的频率适用于浅层检测，而较高的频率适用于深层检测。
2.增益：增益是控制信号强度的一个重要参数，可以在0至80dB之间调整。
增益的大小影响到检测信号的灵敏度，增益越大，灵敏度越高，但同时噪声也会增加。
3.相位：相位是涡流探伤仪的一个关键参数，可以进行359步进1的调整。
相位的变化会影响到显示效果，合适的相位设置可以使缺陷信号更加清晰。
4.驱动电压：驱动电压是激励探头产生涡流的动力来源，可以通过八档可调的方式进行调整。
适当的驱动电压可以提高探头的灵敏度和检测范围。
5.采样频率：采样频率决定了检测信号的分辨率，涡流探伤仪的采样频率通常为40MHz，12位数据采集，可以实现高精度的信号处理。
6.滤波方式：滤波方式采用数字滤波技术，可以有效消除噪声和干扰信号，提高检测信号的质量。
7.报警方式：报警方式包括幅度和相位报警，报警域为3个，分别为A、B、C。
当检测到异常信号时，仪器会发出报警通知。
8.探头类型：涡流探伤仪采用发射式、差分式、绝对式探头，不同类型的探头适用于不同的检测场景。
9.显示模式：显示模式包括阻抗平面显示和时基扫描显示，方便用户实时观察检测信号的变化。
nortec600涡流检测操作指导书
目录：一、nortec600涡流检测仪器简介二、nortec600涡流检测操作流程三、nortec600涡流检测常见问题及解决方法四、nortec600涡流检测注意事项一、nortec600涡流检测仪器简介nortec600涡流检测仪器是一款广泛应用于各个工业领域的高精度无损检测仪器。
其主要特点包括：1. 高精度涡流检测技术：nortec600采用先进的涡流检测技术，能够快速、准确地检测出工件表面的裂纹、疲劳等缺陷，提高了工件的质量和可靠性。
2. 多功能性能：nortec600具有多种检测模式和参数设置功能，能够满足不同工艺和工件的检测需求。
3. 操作简便：nortec600操作界面友好，易于上手，即使没有涡流检测经验的用户也能够快速掌握。
1. 准备工作：将nortec600涡流检测仪器放置在稳定的工作台上，并连接相应的电源和信号线。
2. 参数设置：打开nortec600仪器，进入主界面，在参数设置页面设置检测模式、频率、增益等相关参数。
3. 样品准备：将待检测的工件放置在检测台上，确保其表面清洁无杂质，并固定好位置。
4. 开始检测：将nortec600涡流探头平稳地移动在工件表面上，观察检测显示屏上的信号变化，及时发现并标记异常区域。
5. 数据处理：根据检测显示屏上的信号，可以进行数据分析和记录，以便后续的评估和处理。
6. 结束工作：在确认检测完成后，按照nortec600操作手册的要求，对仪器进行关闭和清洁，整理相关数据和记录。
三、nortec600涡流检测常见问题及解决方法1. 仪器启动失败：可能是电源连接不良或者仪器内部故障，可以检查电源线路，或者联系售后服务人员进行维修。
2. 信号异常：在检测过程中，如果出现信号异常，可以检查工件表面是否有杂质、氧化物等影响信号的因素，进行清洁或者调整检测参数。
3. 无法设置参数：如果操作界面无法进行参数设置，可能是因为操作权限不足或者仪器内部故障，可以联系技术人员进行处理。
涡流探伤仪的原理 涡流探伤仪工作原理
涡流探伤仪的原理涡流探伤仪工作原理涡流探伤仪是用于金属在线、离线探伤的新一代涡流设备。
它接受了先进的数字电子技术以及微机技术，操作简单、便利。
为用户供应牢靠、稳定的操作平台，具备高灵敏的性能指标。
涡流探伤仪基本原理：涡流检测是以电磁感应为基础的，它的基本原理可以描述为：当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件时，由于线圈中交变的电流产生交变的磁场，从而试件中会感生出涡流。
涡流的大小、相位及流动形式受到试件导电性能等的影响，而涡流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，就可以得出被测试件的导电性差别及有无缺陷等方面的结论。
具有相对独立的检测通道，可分别连接不同规格的检测探头，用于同时检测金属纵向裂纹或横向缺陷（如驳口）的缺陷信号，因此，该仪器特别适用于在线以及离线检测，并且可以在无磁饱和器的条件下进行调试检测。
接受计算机中英文菜单人机对话，大屏幕双踪信号显示，多模式报警技术，以及独特的数字电子平衡技术，使得仪器操作更加简单、牢靠。
智能金属涡流探伤仪具有64Hz～2MHz测试频率范围，能够适用于各种不同金属的检测要求，并且由于接受全数字化设计，因此，能够在仪器内建立标准检测程序，便利用户在改换金属管道规格时快捷调用。
可配耦合间隙要求很低的穿过式探头，亦可配接只有香烟盒大小的组合式平面探头，探头的选择完全依据用户的检测要求而定，且仪器能够适用于几乎全部厂家生产的涡流探头。
此外，仪器可配置高精度延时打标模块，实现在线自动探伤。
涡流探伤仪的原理涡流探伤仪是用于金属在线、离线探伤的新一代涡流设备。
它接受了先进的数字电子技术以及微机技术，操作简单、便利。
为用户供应牢靠、稳定的操作平台，具备高灵敏的性能指标。
涡流探伤仪基本原理：涡流检测是以电磁感应为基础的，它的基本原理可以描述为：当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件时，由于线圈中交变的电流产生交变的磁场，从而试件中会感生出涡流。
涡流的大小、相位及流动形式受到试件导电性能等的影响，而涡流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，就可以得出被测试件的导电性差别及有无缺陷等方面的结论。
涡流检测
12
（2）按电联接方式分类（P75） a.绝对式：只用一个检测线圈进行涡流检测
适用场合：材质分选、涂层测厚及材料探伤
b.差动式：两个线圈反接在一起进行工作
标准比较式 自比较式
适用场合：管（棒）材表面的局部缺陷。 优缺点比较见P77表3-3。 3.对比试样 作用：检测和鉴定涡流检测仪的性能，如灵敏度、分辨
化就可发现有无缺陷。
5
H1 I1 H2 δ
原线圈的等效阻抗Z变化：
I2
Z Z ( , , , )
被测体电阻率 被测体磁导率 激励电流的频率
线圈与导体间距离
涡流作用原理
6
3.涡流的趋肤效应
趋肤效应：当交变电流通过导体
时，分布在导体横截面上的电流密度 是不均匀的，即表层密度最大，越靠 近截面的中心电流密度越小的现象。 涡流的衰减公式：
硬度HRB
时效硬化铝合金的硬度与电导率的关系
16
（3）混料分选
如果混杂材料或零部件的电导率分布带不相互重合，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比较，从而将混料区分开。
注意事项： 1）材料厚度的影响
进行混料分选时，材料厚度至少应为涡流渗透深度的3倍。
2）环境温度的影响
40 0
P 0.5
Fe
Si 1
铜中杂质的含量%
铜中杂质的含量与电导率的关系
15
（2）热处理状态的鉴别 原理：相同的材料经过
电导率（相对值） 1.85 1.80 1.75
1.70 1.65 1.60 1.55 1.50 84 86 88
不同的热处理后不仅硬度不
同，而且电导率也不同。
铝合金
涡流检测仪器五知识讲解
2020/6/5
20
3 基本电路
• 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
2020/6/5
3
3. 三种分类
• 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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4
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。
• 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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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。
• 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。
（a）绝对式；（b）标准比较式；（c）自比较式
2020/6/5
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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
无损检测仪器涡流检测设备仪器性能和检验
无损检测仪器涡流检测设备仪器性能和检验1 范围GB/T 14480的本部分规定了通用涡流仪器的功能特性、测量和检验方法。
通过对这些性能的评价使得准确的描述和比较涡流检测设备成为可能。
通过仔细选择系统性能，可以设计出符合要求的专用涡流检测系统。
本部分的规定亦适用于涡流辅附设备。
本部分未规定检验性能的技术指标，也未规定验收准则，这些内容在应用技术文件中给出。
2规范性引用文件下列文件对本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO 12718，无损检测涡流检测词汇（Non-destructive testing—Eddy current testing—Terminology）ISO 15549 无损检测涡流检测基本原理（Non-destructive testing—Eddy current testing—General principles）3术语和定义ISO 12718界定的术语和定义适用于本文件。
4仪器性能4.1 基本性能4.1.1 仪器类型涡流检测设备按下列要求分类：a）通用涡流仪：由使用者将测量参数和显示或输出之间建立起联系的具有一般用途的应用仪器。
系列探头能够与仪器连接，仪器的制造者应提供仪器内部电气性能的详细说明，以便使用者设计检测系统。
检测系统应符合ISO 15549 的规定。
使用者应能改变频率、增益、平衡点（除自动平衡以外）、相位和滤波值，并显示增益和零点。
b) 专用涡流仪：测量参数和显示或输出之间的应用范围被明确规定的具有专门用途的仪器，仪器的探头是专用的。
对于这种类型的仪器本部分可以部分适用。
4.1.2 电源仪器能够用电池或本地交流电源供电。
为了正常工作，应规定电压、频率和功率损耗的标称值与它们的允差。
4.1.3 安全仪器及其辅助设备应符合应用安全规则，例如电气危害、表面温度和爆炸等。
涡流检测的实施步骤
涡流检测的实施步骤1. 简介涡流检测是一种非破坏性检测技术，主要用于检测导体材料中的缺陷和表面疲劳裂纹。
本文将介绍涡流检测的实施步骤，包括准备工作、设备设置、检测过程和结果分析。
2. 准备工作在进行涡流检测之前，需要完成以下准备工作：•检测计划：根据检测对象的要求和材料特性，制定检测计划，包括检测区域、检测方法和检测参数等。
•检测设备：准备好涡流检测仪器，包括涡流探头、信号发生器、放大器和示波器等。
•检测样品准备：对待检测的样品进行清洁和表面处理，确保表面光洁度和平整度，以便更好地进行涡流检测。
3. 设备设置在进行涡流检测之前，需要进行设备设置，包括以下步骤：1.连接设备：将涡流探头连接到检测仪器上，并确保连接牢固可靠。
2.校准设备：根据实际需求和样品特性，校准信号发生器、放大器和示波器等仪器，以确保检测结果的准确性和可靠性。
3.设定参数：根据检测计划，设定涡流检测仪器的工作参数，包括频率、电流、增益和扫描速度等。
4. 检测过程进行涡流检测的过程分为以下几个步骤：1.导电涂覆：在样品表面涂覆一层导电物质，如导电油或导电胶水，以提高涡流检测的敏感性和精度。
2.放置探头：将涡流探头放置在待检测区域上，并确保与表面紧密接触。
3.开始检测：将涡流检测仪器开启，并根据设定的参数对样品进行扫描。
仪器会产生涡流感应电流，并通过信号接收和处理来检测样品表面的缺陷和裂纹。
4.实时监测：在检测过程中，可以通过示波器的显示和声音提示等方式实时监测检测结果，并根据需要调整仪器参数和探头位置。
5.记录结果：将检测结果记录下来，包括检测位置、缺陷大小和类型等信息，以便后续分析和评估。
5. 结果分析对涡流检测结果进行分析和评估的步骤如下：1.缺陷识别：根据涡流检测仪器显示的信号波形和声音提示，判断出样品表面的缺陷和裂纹位置。
2.缺陷分类：根据缺陷的形状、大小和位置等特征，对检测结果进行分类，如裂纹、气孔、夹杂等。
3.缺陷评估：根据检测结果和工程要求，对缺陷进行评估，确定缺陷的严重程度和对材料性能的影响。
涡流检测仪器五
25
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频率特性曲线
A
AA 0.7AFra bibliotekfcf
fc
f
f fc1 fc2
低通
高通
f0 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
• 对探头的颤动比差式敏感
• 有时信号不好解释
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12
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。
4
1－线圈；2第－5试页件/共；335－页线圈架
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。
5
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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。
无损检测之涡流检测.
飞机紧固件孔壁裂纹的涡流无损检测
• 为了能够使用较少的 探头，检测பைடு நூலகம்多孔径 的孔，往往在探头的 头部开有槽口。这样 可以使探头的检测范 围具有弹性，能在一 定范围内检测，并且 能够改善探头与孔壁 之间的接触状况，减 少间隙效应。采用此 种方法可检测出较小 尺寸的孔壁裂纹，如 图１（ｂ）所示。
飞机紧固件孔壁裂纹的涡流无损检测
• 随着飞机金属结构紧固件涂层厚度的增加，涡流 检测精度也将下降。例如，对于２．５４ｍｍ 的 表面裂纹，不同涂层厚度下，其检测精度分： • （１）厚度小于０．１５ｍｍ的漆层对裂纹检测 精度的影响可以忽略不计； • （２）厚度大于０．２５ｍｍ的漆层能降低裂纹 检测精度大约５０％； • （３）当漆层厚度达到０．２５ｍｍ 时，虽可能 检查出孔壁存在裂纹，但是难以确定紧固件孔的 边界。如果不能清楚地确定出紧固件孔的边界，
飞机紧固件孔壁裂纹的涡流无损检测
涡流检测-第3章(3.2节)
穿过式线圈、内插式线圈和探头式线圈都可以接成自比形式。
3.2.1.1－2 检测线圈的分类和特点
⑵ 按比较方式分类 ③ 他比式线圈：测量绕组采用两个相同的绕组进行工作、一个放在被 测试件上、另一个放在对比（或标准）试样上的检测线圈。 特点：他比式线圈的检出信号是两个试样存在的差异，当被测试件性 能与标准试样不同时或被测试件有缺陷 时，两个线圈给出一个差值电压信号。 与绝对式线圈相同，他比式线圈会受工 件材质、形状和尺寸变化的影响。但对 管棒材轴线方向从头到尾深度和宽度相 等的裂纹能够检测出来。
⑴ 按应用方式分类 ② 内插式线圈：能插入管子或试件的孔内的线圈。 特点：内插式线圈适于厚壁管和钻孔等的内壁探伤以及在役设备中管 道（如冷凝器）的检测。可一次检测试件的整个圆周，检测效率高。 使用内插式线圈不易实现自动化检测。
3.2.1.1－2 检测线圈的分类和特点
⑴ 按应用方式分类 ③ 探头式线圈：放置于试件表面的点式线圈，也称点探头或放置式线 圈。 特点：探头式线圈较多地用于平面试件的扫描探伤和管、棒材的旋转 扫描探伤，还能用于复杂形状零件的局部检测。探头式线圈常常绕制 在各种形状的磁芯上，以增强检测区域的磁场强度。探头式线圈的体 积一般较小，所以检测区域较小，但检测灵敏度高。
3.2.1.1－2 检测线圈的分类和特点
⑵ 按比较方式分类 ② 自比式线圈
自比式线圈对沿管棒材轴线方向上的长缺陷，只在缺陷的两个端部 才产生信号，而在缺陷的中央部位由于两个测量绕组都处于有缺陷部 位上，信号被抵消，因此对工件上一根从头到尾的长裂纹（假定这裂 纹的深度和宽度相等）用自比式线圈是无法探测出的。
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1－线圈；2－磁芯；3－外壳；4－试件
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穿过式线圈
9
内插式线圈
10
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。
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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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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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。
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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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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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
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25
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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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
（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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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. 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
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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
3
3. 三种分类
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
4
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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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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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]