无损检测——涡流检测特点及原理

1/

f

？？为什么说涡流试验法只能对金属材料的表面或近表面进 行检测(对内部缺陷因灵敏度过低而效果不佳） ？
Z折合 R折合 jX 折合
意 义 在这种变压器耦合式互感电路中，尽管原、副 边之间没有直接的电的联系，但由于互感的存在， 副边电路的闭合而得到的副边电流，会通过互感影 响原边电路中电压和电流之间的关系。 作 用 在以电磁感应原理为基础的涡流检测中，检测 线圈和被检金属之间就可以等效为这种电路，因此， 可以参照这种电路的分析方法来分析涡流检测的问 题。
K M/
L1L2
两个线圈的轴线一致时，靠的越近，耦合
越紧密,M值越大，耦合系数随之增大。但
是耦合系数K始终是一个小于1的正数。因 为有漏磁存在。
变压器耦合式互感电路-涡流检测模型
U m Im Z Im ( R jX ) Im R j ( X L X C )
. . . .
U 1 (R ) I 1 jX M I 2 1 jX L 1 0 ( R2 2 jX 22 ) I 2 jX M I 1
I2 jX M I 1
.
.
.
.
变压器耦合式互感电路
.
.
R22 jX 22
折合电阻、折合电抗、折合阻抗
2 2 2 R折合 X M R22 /( R22 X 22 )； 2 2 2 X 折合 X M X 22 /( R22 X 22 )
实现自动化检测； （4）对高温状态的导电材料进行涡流检测。尤其重要的是加热到居里
温度以上的材料，检测时不再受到磁导率的影响，可以像非磁性金
属那样用涡流法进行探伤、材质检验以及棒材直径、壁厚等测量； （5）涡流及反作用磁场对金属材料工件的物理和工艺性能的多种参数
有反应，是一种多用途的检测方法。
涡流检测基本原理
U I Z I( R jX ) I R j ( X L X C )
.
.
.
.
Z R jX R j( X L X C )
R、L、C串联电路
XL L
R:电阻 X：电抗
X C 1/ C
Z：阻抗 XL:感抗 Xc：容抗
• 原、副边的回路电压方程
趋肤效应：当交变电流通过导体时(例如圆截面的直长导 线)，由于导线周围存在电磁场，导线本身就会产生涡流;涡流 的磁场会引起高频交变电流趋向导线表面，使导线横截面上电 流的分布不均匀;表面层上的电流密度最大，随着进入导体深 度的增大而减小的现象
渗透深度：把电流密度下降到表面电流密度1／e倍(大约37％) 处的深度；与导线的电导率、磁导率及交变电流频率有关；
• 涡流检测是以电磁感应原理为基础。
• 当载有交变电流的检测线圈靠近导电材料时，
由于线圈磁场的作用，材料中会感生出涡流。 涡流的大小、相位以及流动方式等受到材料导 电性能的影响，而涡流产生的反作用磁场又使 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，可以得到被检材料有无缺
陷的结论。
耦合系数：表示两个线圈耦合紧密程度
涡流检测基础
涡流
涡流检测特点
涡流检测基本原理
变压器耦合式互感电路——涡流检测模型
趋肤效应 渗透深度
涡流:金属在变动的磁场中或相对于磁场运动，金
属体内感生出漩涡状流动的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流
涡流检测特点
（1）只适用于产生涡流的导电材料； （2）涡流检测时不要求检测线圈与被检材料紧密接触
（3）检测时无需耦合剂。不必在检测线圈和工件之间充填，从而容易
U 1 ( R1 j L1 ) I 1 j M I 2 0 ( R2 j L2 ) I 2 ( R jX ) I 2 j M I 1
• 副边(原边)中的电流在原边 (副边)中产生的互感电动势 .
j M I 2 ( j M I1 )
.
.
.
.
.
.
.
X L1 L1 , X L 2 L2 , X M M , R22 R2 R, X 22 X L 2 X