电磁探伤系统原理
第5讲第五章磁力探伤与涡流探伤
第五章 磁力探伤与涡流探伤
四、涡流探伤 1. 涡流的产生 在图中, 若给 线圈通以变化的交流电, 根据 电磁感应原理, 穿过金属块中 若干个同心圆截面的磁通量将 发生变化, 因而会在金属块内 感应出交流电。由于这种电流 的回路在金属块内呈旋涡形状 , 故称为涡流。 涡流的大小影响着激励线圈中 的电流。 涡流的大小和分布决定于激励 线圈的形状和尺寸、交流电频 率、金属块的电导率、磁导率 、金属块与线圈的距离、金属
第五章 磁力探伤与涡流探伤
六、涡流探伤技术 探伤前的准备: 选择检验方法及设备；对被探件进行 预处理；根据相应的技术条件或标准来制备对比试样 ；对探伤装置进行预运行；调整传送装置。 确定探伤规范:1)选择探伤频率; 2)确定工件的传送速 度; 3)调整磁饱和程度; 4)相位的调整; 5)滤波器频 率的确定; 6)幅度鉴别器的调整; 7)平衡电路的调定 ; 8)灵敏度的调定。 探伤 探伤结果分析 (5)消磁 (6)结果评定 (7)编写探伤报告
UWE磁粉探伤系统, 工件超过 900mm长的新型磁粉探伤机。产 生旋转磁场, 一次过程检测出 任何方向的裂纹；自动周期设 定夹紧、喷淋、充磁和退磁。
UWS系统特别适用 于长工件的裂纹检 查，例如: 大型涡 轮机的叶片探伤( 大约3米长)
第五章 磁力探伤与涡流探伤
4. 磁粉探伤检验程序 根据被探件的材料、形状、尺寸及需检查缺陷的性质、 部位、方向和形状等的不同，所采用的磁粉探伤方法也 不尽相同，但其探伤步骤大体如下: 探伤前的准备 校验探伤设备的灵敏度，除去被探件表 面的油污、铁锈、氧化皮等。 磁化 确定探伤方法 对高碳钢或经热理(淬火、回火、渗碳、 渗氮)的结构钢零件用剩磁法探伤；对低碳钢、软钢用 连续法； 确定磁化方法。 确定磁化电流种类 一般直流电结合干磁粉、交流电结 合湿磁粉效果较好。
电磁探伤测井技术
未来发展方向
多物理场耦合技术
研究电磁场与其它物理场的耦合效应，提高测井解释的准确性和 可靠性。
人工智能与机器学习应用
利用人工智能和机器学习技术，对测井数据进行深度学习和模式识 别，提高测井解释智能化水平。
实时测井技术
发展实时测井技术，实现测井数据快速获取和实时分析，提高测井 作业效率。
对行业的推动作用
加强国际合作与交流
积极参与国际学术交流和技术合作， 引进先进技术和经验，推动电磁探伤 测井技术的国际发展。
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煤田勘探领域
煤是重要的能源矿产之一，而电磁探伤测井技术在煤田勘 探领域中也得到了广泛应用。通过该技术，可以检测到煤 层的位置、厚度和结构等信息，为煤田的开采和利用提供 重要的数据支持。
电磁探伤测井技术能够准确检测出煤层的位置和厚度，同 时还可以检测出煤层中的夹矸、断层等地质构造。这些数 据对于煤田的开采和利用具有重要的指导意义，能够提高 煤田的开采效率、降低开采成本。
电磁探伤测井技术利用电磁感应原理 ，通过在地面上或地层中发送交变电 流，产生磁场，然后测量磁场的变化 来探测地下岩石和流体的性质。当地 层中有导电性差异时，会产生感应电 动势，通过测量这个电动势的大小和 变化规律，可以推断出地层的导电性 、电阻率等参数，进而评估地层的含 油、含气等可能性。
应用范围
电磁探伤测井技术广泛应用于石油、 天然气等资源的勘探和开发中。它可 以提供地层的电阻率、电导率、介电 常数等参数，帮助评估地层的含油、 含气等可能性，为钻井、完井、采油 等作业提供依据。此外，电磁探伤测 井技术还可以用于地质勘查、矿产资 源勘探等领域。
背景
随着能源需求的不断增加，石油和天然气资源的勘探和开发越来越重要。然而，由于地下的复杂性和不确定性， 探测和评估地下资源变得越来越具有挑战性。因此，发展高效的地球物理方法和技术对于提高资源勘探和开发的 效率和准确性至关重要。
电磁探伤标准
厚钢板电磁超声波自动检测方法1 适用范围此标准描述了电磁自动探伤对无涂层钢板内部缺陷的检测方法。
适用于公称厚度在4mm-80mm的碳素钢、管线钢、容器钢、桥梁用钢、船板等品种的内部缺陷检测。
标准主要介绍了电磁自动探伤检验用对比试板、检验灵敏度校验标定方法、人工缺陷板测试与评级、钢板最终质量检验评级、最终检验报告等内容。
2 规范性引用文件JB/T4730-2005《承压设备无损检测第3部分超声检测》3 一般要求3.1 检测原理：电磁探伤是一种对铁磁性钢板的板体和边缘进行非接触式超声波自动检测的设备。
系统通过超声波的反射和衰减机理检测内部各种缺陷（如分层、非金属杂质、孔洞、剥落等缺陷）。
3.2 从事钢板超声波自动探伤检验的人员应经过培训，熟悉设备性能，熟练操作计算机及自动探伤系统和设备，并取得国家承认相关部门颁发的超声波资格证书。
签发报告者应取得相关部门颁发的超声探伤2级或以上资格证书。
3.3 电磁探伤设备对于3毫米平底孔的信噪比不小于12dB。
3.4 被检钢板表面应光滑、厚度均匀，不应有油污、严重麻点、凹坑、直角折弯、严重的剪切毛刺和其它影响探伤检验的表面缺陷。
3.5 被检钢板的金相组织不应在检验时产生影响检验的干扰回波。
3.6 检验场地应避开强光、强磁场、强振动、腐蚀性气体、严重粉尘等影响电磁超声波自动探伤系统和设备稳定性或检验人员可靠观察的因素。
3.7 电磁自动超声检测设备所采用的超声波波型为横波，声速3230m/s。
3.8 钢板平整度应满足以下要求：钢板平整度：±30 mm/m；平板波纹高度：W≤50 mm；平板变形半径范围：R ≤ 4000 mm；平板边缘热变型：H≤ 50 mm, h≤ 50 mm；平板剪割弯曲度：≤ 150mm3.9 被检测钢板温度应≤350℃。
4 对比试板4.1 对比试板一般要求：对比试板应有具有资质的生产加工企业制造并出具国家承认的鉴定合格证书；试板的声学性能和材质应与被检钢板相同或相近，并应保证其内部不存在影响检验的缺陷。
电磁探伤的基本知识
就是当磁石加热到一定温度时，原 来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度 叫“居里点。 (七)磁感应强度曲线 磁感应强度方向就是磁感线的方向，在曲线 磁感线磁场力，磁感应强度方向是磁感线切 线方向 8、磁路的欧姆定律 9、磁化曲线和磁滞回线 10、退磁原理
二、电磁探伤中几个电磁学概念 1.磁通连续原理 穿进任一封闭面的磁通量恒等于穿出它 的磁通量，即磁感应强度对任何闭合面的面 积积分恒等于0。 2.安培环路定律 磁感应场强度沿任意闭合路径一周的线 积分等于真空磁导率乘以穿过闭合路径所包 围面积的电流代数和。
电磁探伤的基础知识
一、电磁学中的几个基本概念
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
磁极之间呈现同性磁极相互排斥、异性磁极相 互吸引的现象。人们把地球北极附近的磁极叫地磁 南极,另一磁极叫地磁北极。 （二）磁力 我们周围都存在磁场，磁场对放入其中的磁体 和电流的作用力称为磁力，即吸引能力和排斥能力。 磁力是力的一种，磁体本身并不存在磁力，是两个 磁体之间的相互作用。 (三)磁场 能够产生磁力的空间存在着磁场。磁场是一种 特殊的物质。磁体周围存在磁场，由于磁体的磁 性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地 说，磁场是由运动电荷或变化电场产生的。
第二章电磁探伤
电磁探伤是无损检测方法之一，用于发现金属表 面的裂纹。电磁探伤技术的理论基础是漏磁场的理论 研究，即研究漏磁场与缺陷的相互作用。 第一节
（一）磁极 磁体上磁性最强的部分叫磁极。一个磁体无论如 何小都有两个磁极，可以在水平面内自由转动的磁体， 静止时总是一个磁极指向南方，另一个磁极指向北方， 指向南的叫做南极（S极），指向北的叫做北极（N 极）。
磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作 用力，磁场对电流、对磁体的作用力或力距皆源于 此。 (四)磁化 磁化是指使原来不具有磁性的物质获得磁性的 过程。一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁 性，这种现象叫做磁化。 (五)铁磁性物质 指易于磁化的物质(如铁、钴、镍)，当把他们 移近磁铁处，磁铁的磁场会使它们产生磁化感应， 靠近磁铁N极的—端就成为s极。这类高磁性物体叫 做磁铁性物质。
磁力探伤的原理和应用范围
磁力探伤的原理和应用范围1. 原理介绍磁力探伤是一种非破坏性检测方法，通过利用磁场对材料进行检测，以发现材料内部的缺陷或裂纹。
其原理基于磁性材料在磁场中的磁化情况，当材料中存在缺陷时，会对磁场产生扰动，通过检测这种扰动可以得知材料的质量情况。
磁力探伤的原理可以归纳为如下几个关键步骤：1.制造磁场：首先，利用电磁铁或永磁体在被检测材料周围产生一个磁场。
2.磁化材料：将被检测材料放置在磁场中，使得材料内部磁化。
3.检测磁场变化：使用传感器或探测器测量被检测材料表面或近表面的磁场变化。
当材料内部存在缺陷时，会对磁场产生扰动，这种扰动可以通过传感器或探测器检测到。
4.分析结果：根据测量的磁场变化，通过分析和比较，可以确定材料中的缺陷类型、大小、位置等信息。
磁力探伤的原理是基于磁场和磁化材料的相互作用，通过对磁场变化的检测来判断材料内部的缺陷情况。
下面将介绍磁力探伤的应用范围。
2. 应用范围磁力探伤是一种广泛应用于工业领域的无损检测方法，其应用范围涵盖了许多不同类型的材料和工件。
以下是磁力探伤的一些常见应用范围：2.1 金属材料磁力探伤最常见的应用是对金属材料的检测。
金属材料通常包括钢铁、铜、铝等，磁力探伤可以用于检测金属材料中的裂纹、气孔、夹杂物等缺陷。
这对于确保金属制品的质量和安全至关重要，如航空航天、汽车制造、建筑结构等行业。
2.2 磁性材料磁力探伤还可以用于磁性材料的检测，例如铁氧体磁芯、永磁体、磁钢等。
这些材料在制造过程中可能会出现裂纹、气孔等缺陷，磁力探伤可以快速有效地检测出这些缺陷，确保产品的质量，并防止在使用过程中的安全隐患。
2.3 焊接接头磁力探伤在焊接工艺中也有广泛应用。
焊接接头是工程结构中常见的连接方式，其质量直接影响整体结构的强度和耐久性。
磁力探伤可以用于检测焊接接头中的焊缝裂纹、未完全熔化、气孔等缺陷，以保证焊接接头的质量和可靠性。
2.4 铁路轨道磁力探伤在铁路轨道检测中也有重要应用。
第5章 磁力探伤
3
第一节 磁力探伤原理
一、分类： 根据检测漏磁场的方式 不同，分为： 磁粉法
磁敏探头法
录磁法：也称中间储存漏磁检验法，以磁带记录 为主。
4
1、磁粉法
在磁化后的工件表面上撒上磁粉，磁粉粒子便会吸附 在缺陷区域，显示出缺陷的位置、磁痕形状和大小。 磁粉有干式磁粉和悬浮液类型的湿式磁粉。可用于任 何形状的被测件，不能测出缺陷沿板厚方向的尺寸。 磁粉法提供的缺陷分布和数量是直观的，且可用光电 式照相法拍摄下来，得到广泛应用。
漏 磁 感 应 强 度
（2）工件材料及状态的影响
钢材的磁化曲线与合金成分、含碳量、加工 状态及热处理等有关。材料的磁特性不同，缺陷 处形成的漏磁场也不同。 此外，若工件表面有覆盖层，则会导致漏磁 场的下降。
磁感应强度
（3）缺陷位置和形状的影响
同样的缺陷，位于表面时漏磁通增多；位于很深处，则几乎没有漏磁 通泄漏于空间。缺陷的深宽比愈大，漏磁场愈强。缺陷垂直于工件表面时， 漏磁场最强；若与工件表面平行，则几乎不产生漏磁通。
第五章
磁力探伤与涡流探伤
1
磁力探伤（Magnetic Testing）
磁力探伤（MT ）：通过对铁磁材料进行磁化所产
生的漏磁场，来发现其表面或近表面缺陷的探伤方法。 包括：磁粉法、磁敏探头法和录磁法。 涡流探伤:利用电磁感应原理， 使金属材料在交变磁场作用下 产生涡流，根据涡流的大小和 分布来探测磁性和非磁性材料 缺陷的无损检验法。
12
第二节 磁粉探伤法
一、磁粉探伤器材和设备
磁粉、磁悬液、灵敏度试片、 磁粉探伤设备。
1. 磁粉
显示介质，由铁磁性金属微 粒组成。 具有适当的大小、形状和较 高的磁导率。
工业探伤检测的工作原理
工业探伤检测的工作原理
工业探伤检测是一种非破坏性的测试方法，通过对材料内部缺陷、裂纹等进行探测，以检测材料的质量和完整性。
其主要工作原理是利用物理学原理，通过对材料内部的电、声、热等特性进行测试，从而判断材料的缺陷情况。
一、电磁探伤检测
电磁探伤检测是利用电磁感应原理对材料进行检测的一种方法。
它的主要原理是通过电磁感应作用产生磁场，当磁场遇到材料中的缺陷或裂纹时，会发生磁场的漏磁现象。
通过检测漏磁信号的强度和变化，可以判断材料的缺陷情况。
二、超声波探伤检测
超声波探伤检测是利用超声波在材料中传播的特性进行检测的一种方法。
它的主要原理是利用超声波在材料中传播时产生的反射和折射现象，通过检测反射和折射信号的强度和时间，可以判断材料的缺陷情况。
三、热像仪探伤检测
热像仪探伤检测是利用热学原理对材料进行检测的一种方法。
它的主要原理是利用红外线摄像机拍摄材料表面的热像，通过分析热像的分布，可以判断材料的缺陷情况。
热像仪探伤检测主要适用于金
属、塑料等材料的表面检测。
四、X射线探伤检测
X射线探伤检测是利用X射线对材料进行检测的一种方法。
它的主要原理是利用X射线在材料中的吸收和散射现象，通过检测X射线透射的强度和变化，可以判断材料的缺陷情况。
X射线探伤检测主要适用于金属、陶瓷等材料的内部检测。
工业探伤检测是一种非常重要的检测方法，它可以帮助我们发现材料内部的缺陷和裂纹，保证了产品的质量和安全。
不同的检测方法适用于不同的材料和缺陷类型，因此在实际应用中需要根据实际情况选择合适的检测方法。
电磁探伤的基本原理
2 季度性能检查
季度性能检查应每3个月进行一次。由主管 领导负责组织轮轴（探伤）专职、设备专 职、验收员、质量检查员、探伤工长、探 伤工和设备维修工共同参加。新购置或大、 中修后的探伤设备，第一次使用前应进行 季度性能检查。季度性能检查要求如下： ①探伤机(器)及附属设备技术状态检查 ②磁粉和磁悬液检验 ③系统灵敏度校验 ④填写或打印探伤设备季度性能检查记录
2 显示方法
用磁粉显示缺陷的方法有干法和湿法（磁悬液） 两种。干法是将干磁粉撒在被磁化的零件上来发 现缺陷；湿法是用磁粉和油、水、活性剂、防锈 剂配置成磁悬液，把磁悬液喷撒在被探伤零件的 表面或把零件浸入磁悬液中进行探伤检查。湿法 对于小型零件或空心零件使用比较方便。湿法所 用磁粉粒度较细，在液体中更易流动，其灵敏度 也高。湿法还有使用荧光磁粉显示的，在暗室中 用长波紫外线灯光照射，聚集在缺陷处的磁粉发 生黄绿色的光带，更易发现缺陷。
3 磁粉
裂纹或缺陷的显示是否清晰和作为媒质的磁粉有 很大的关系。如果磁粉没有良好的导磁率，或者 粒度过大，就不易或不能被漏磁通所吸引，因此， 显示就不清晰。所以对探伤的磁粉要求是：导磁 率高，质地纯净，粒度适中，不混合粘土和固定 碳等非磁性氧化物质。常用磁粉的化学成分为可 溶铁含量68.00％～73.00％，化合碳含量小于 0.20％。干法探伤时，用于车轴探伤的磁粉粒度 为100～200目（使用标准铜丝筛筛选）。湿法探 伤是，用于车轴探伤的磁粉粒度为小于320目。
四 探伤工艺
轮轴、轮对、车轴磁化前，喷淋装置应对探伤部 位表面（不退轴承内圈时包括内圈表面）自动喷 淋磁悬液，磁悬液应做到缓流、均匀、全面覆盖 探伤部位。夹紧（周向磁轭）装置夹紧车轴时， 两磁轭应与车轴的两端面（或轴承前盖、密封座） 接触良好，防止打火现象。磁化时，周向磁化电 流和纵向磁化电流应符合要求。探伤部位的紫外 辐照度、白光照度符合要求。磁化结束后，应标 出每个探伤部位转动检查的“起始”标识，保证 转动检查一周以上。
电磁探伤测井介绍讲解
在双套柱结构下,其函数表达式为式中:
ε--感生电动势； T1、T2为油管、套管厚度； μ1, μ2, 为油管、套管磁导率； σ1，σ2为油管、套管电导率； D1、D2为油管、套管外径； tc--井温； EX为内、外管相对位置几何校正系数。
为了提高测量精度，在井下仪器设计时，采用三个不同的硬件放 大电路，对纵向探头A的接收线圈感生电动势ε时间衰减谱分三个不 同的时间段进行放大采集，得到三个不同放大倍数的时间衰减谱(如 图所示)，提高对管柱不同径向范围感应电动势的测量精度。
在油管或套管的电磁特 性发生变化时，感生电流I1、 I2的大小发生改变；当油管 或套管出现孔洞、裂缝，特 别是纵向裂缝，将切断感生 电流I1、I2在管壁上的回路， 这些都能改变感生电动势ε 的幅度。
纵向探头线圈载面的法方向和管柱的轴向方向平行
横向探头
相同长度的裂缝，纵缝切断感生电流在管壁上的 回路远大于横缝 横向探头用于探测横向损伤； 辅助探测及确定纵向裂缝及断裂； 确定损伤是“对称”还是“不对称的。
横向探头线圈轴线方向和管柱的轴线方向垂直
在单套管柱结构下，其函数表达式为:
式中:T1--套管厚度；μ1--套管磁导率；σ1--套管 电导率；D1--套管外径; tc--井内温度。
套管因射孔、腐蚀、机械加工和撞击等原因造 成套管磁导率μ1和电导率σ1等参数发生改变，ε幅度 值减小，由其计算的厚度值随之减小。
电磁探伤测井简介
中国石油集团测井有限公司华北事业部
一、测量原理
MID-K电磁探伤成像测井仪属于磁测井系列，属典型的漏 磁通法，其理论基础是电磁感应定律（法拉第定律）。给发 射线圈通以直流电，在螺线管周围产生一个稳定磁场，这个 稳恒磁场在油管和套管中便产生感生电流。当断开直流电后， 该感生电流在接收线圈中便产生一个随不同时间而衰减的感 应电动势ε，即
探伤机工作原理
探伤机工作原理
探伤机是一种专门用于检测物体内部缺陷的设备。
在工业生产中，探
伤机被广泛应用于航空、汽车、金属制造等领域，通过检测物体内部
的缺陷，提高了产品的质量和产量。
探伤机的工作原理可以概括为：利用电磁感应或者超声波的特性，探
测被检测物体内部的缺陷。
具体而言，探伤机主要分为电磁式和超声
波式两类。
电磁式探伤机利用电磁感应原理，通过交变磁场感应检测材料内部的
缺陷。
当探测线圈中输出电流时，会产生交变磁场，如果在磁场中存
在金属物体或者缺陷，就会引起感应电流。
通过检测感应电流的变化，可以确定物体内部的缺陷情况。
电磁式探伤机广泛应用于金属材料的
检测，特别是钢材制品，如轨道、钢轮等。
超声波式探伤机则利用超声波的特性来感应材料内部的缺陷。
探测器
会向被检测物体内部发射超声波，当超声波传播到物体内部遇到任何
材料变化时，就会产生反射波。
通过探测反射波的幅值、波形、时间
等参数，可以确定被检测物体内部的缺陷。
超声波式探伤机广泛应用
于玻璃、陶瓷、复合材料等非金属材料的检测。
综上所述，探伤机利用电磁感应或者超声波来探测物体内部的缺陷。
通过检测缺陷位置、大小、形状等重要参数，可以确定缺陷性质并进一步评估被检测物体的可靠性和安全性。
在工业生产中，探伤机发挥着极其重要的作用，为提高产品质量和生产效率做出了不可替代的贡献。
磁粉探伤原理
磁粉探伤原理磁粉探伤原理是近年来应用于检测焊缝、疲劳裂纹、机加工缺损等破坏性缺陷之一，检测效率较高，可以检测深度较大的缺陷。
磁粉探伤是一种快速、经济、安全、灵活的无损检测方法。
磁粉探伤是采用抛物线磁铁磁场交叉作用检测金属缺陷的一种无损检测方法。
它的原理是：将特定的抛物线磁场和特定的磁粉相结合，利用抛物线磁场和磁粉的磁性作用，在缺陷的地方形成气泡，从而显现出金属物体内部的缺陷。
磁粉探伤技术具有快速、经济和安全的特点，采用它进行检测的金属缺陷的有：焊缝、疲劳裂纹、机加工缺损，及一些深度较大的缺陷。
磁粉探伤可以在工业生产中大量检测焊缝疲劳裂纹，特别是装配时及质检时多次检测。
磁粉探伤检测工具主要有两种：抛物线磁铁和电磁探伤仪。
抛物线磁铁是磁粉探伤的关键设备，在探伤实验的前期需要对其进行校准，确保探伤效果。
电磁探伤仪主要用于便携式磁粉检测，它可以快速可靠地实现检测。
磁粉探伤技术还可以用来检测相关的杂质。
比如，金属表面上的污渍会产生气泡，检测结果可以直观地看到污渍的位置及污渍大小。
磁粉探伤技术还可以检测金属材料的强化程度等。
磁粉探伤是一种快速、经济、安全、灵活的无损检测方法，但仍有一定的缺陷。
它有着检测精度的限制，检测结果受环境影响较大，在微小裂纹探伤时，探伤效果不尽如人意。
因此，在使用磁粉探伤技术的时候，应该仔细考虑相关因素，选择合适的磁粉检测方法，在利用磁粉探伤技术检测缺陷时，可对磁粉探伤技术进行重新校准，在检测结果出现偏差时，采用另外一种探伤方式解决探伤问题。
综上所述，磁粉探伤是一种快速、经济、安全、灵活的无损检测方法，可以用于焊缝、疲劳裂纹、机加工缺损等金属缺陷的检测，也可以检测相关的杂质。
它的优点是检测效率高、可以检测深度较大的缺陷，缺点是检测精度有限制，受环境影响较大，微小裂纹检测效果不尽如人意等。
因此，在使用磁粉探伤技术时，要仔细考虑相关因素，及时采取措施，从而保证检测质量。
电磁超声无损检测的原理及其应用
电磁超声无损检测的原理及其应用200字摘要：电磁超声(Electromagnetic Acoustic Transducer,以下简称EMAT)是无损检测领域出现的新技术，该技术利用电磁耦合方法激励和接受超声波。
与传统的超声检测技术相比，它具有精度高、不需要耦合剂、非接触、适于高温检测以及容易激发各种超声波形等优点。
在工业应用中，电磁超声正越来越受到人们的关注和重视。
其缺点为换能效率低，信号微弱，需要在检测中克服。
本文在相关资料的基础上，总结电磁超声无损检测的基本原理，并简单介绍该技术在工业领域的几种典型应用。
关键词：电磁超声；无损检测；工业应用1 引言无损探伤方法多种多样，常规的5种技术（超声、射线、渗透、磁粉、涡流）已经日趋成熟，在当今的工业应用中起着主导作用；另一方面，各种新技术、新方法不断涌现，例如全息、热成像、声振等。
它们以其物理性质及原理的特殊性，在一些场合发挥着重要功能，与常规方法相辅相成，电磁超声无损检测技术便是其中的一种。
2 电磁超声的原理和特点2.1超声波的工作原理超声波是频率高于20000Hz的机械波，由于超声波频率高、波长短，因此具有良好的方向性和穿透能力，且由于超声波能量大，方便检测，因此可以用来实现无损检测。
具体工过程分为以下几个过程：a.声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；b. 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；c. 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；d. 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
一般来说，为保证充分的声耦合，在检测时需要有耦合剂（机油或水等）填充检测探头和被检查表面之间的空隙。
2.2电磁超声的产生机理处于交变磁场中的金属导体，其内部将产生涡流，同时由于任何电流在磁场中收到洛伦兹力的作用，而金属介质在交变应力的作用下将产生应力波，频率在超声波范围内的应力波即为超声波。
磁力探伤
磁力探伤一、磁力探伤原理磁力探伤是利用磁性材料在磁场中的行为观察漏磁场大小、数量和分布，以判别裂缝等缺陷，适用于铁磁材料的表面与次表面缺陷。
所谓漏磁场是指被磁化物体内部的磁力线在缺陷或磁路截面发生突变的部位离开或进入物体表面所形成的磁场。
漏磁场的成因在于磁导率的突变。
从磁化铁磁金属的物理现象中我们知道，如果将一个铁磁金属制成的零件放在磁铁的两极之间，零件就有磁力线通过，这时零件就被磁化。
对于断面相同、内部组织均勾的零件，磁力线在其内部是平行、均匀分布的。
但内部存在理纹、夹渣、气孔等缺陷时，由于这些缺陷中存在的物质一般有远低于铁磁性材料的磁导率，因而造成了缺陷附近磁力线的弯曲和压缩。
如果该缺陷位于工件的表面或近表面，则部分磁力线就会在缺陷处逸出工件表面进入空气，绕过缺陷后再折回工件，由此形成了缺陷的漏磁场。
只要利用某种方法找出漏磁，就可以把该缺陷找出来。
磁化后的工件并不是所有缺陷都能产生漏磁的，漏磁的产生是与缺陷的形状、缺陷离表面的距离以及缺陷和磁力线的相对位置有关，磁力探伤最容易发现接近表面及延伸方向与磁力线方向垂直的缺陷。
此外，零件材料的结品大小和组织的不均匀以及零件表面的不光洁也会引起漏磁。
这些因素会降低磁力探伤的准确性，应该加以注意。
二、磁化方法使用磁力探伤，首先就是需要对被检工件进行磁化。
鉴于实际缺陷可能有各种取向，因此在实际检测中，常需要采用不同的磁化方法，以使工件内的磁力线能与缺陷表面基本正交，获得尽可能强的缺陷漏磁场。
（一）周向磁化在被检工件上直接通电，或让电流通过平行于工件轴向放置的导体的磁化方向成为周向磁化，其目的是建立起环绕工件周向并垂直于工件轴向的闭合周向磁场，以发现取向基本与电流方向平行的缺陷。
有多种方法可以实现被检工件的周向磁化。
对于小型零部件，可以采用直接通电或中心导体通电法对被检工件作整体周向磁化。
在大型结构的磁力检测中，可以采用触头法（直接通电）和平行电缆法（辅助通电）对被检区域作局部周向磁化。
电磁探伤原理及应用
X1、X2井井下流体性质接近，但X1井油管腐蚀极为严重，而 X2井油管未见明显腐蚀坑洼。
整理ppt
华北石油局数字测井站 腐蚀程度轻重不同（之四）
成片脱落 的浮锈
油管表面有 相连和不相 连的孔洞
人工可以 轻轻折断
断落油管腐蚀情况
整理ppt
华北石油局数字测井站 油管内外壁腐蚀特征迥然不同（之一）
油管外壁呈 溃疡状腐蚀
性损伤。
整理ppt
华北石油局数字测井站
油管腐蚀形态各异（之一）
油管外壁腐蚀呈凹 台、脓疮、园坑、
槽状和片状脱落
溃疡状腐 蚀坑洼
接箍端部腐蚀严 重.
有一半圆周腐蚀 呈刀刃状, 边缘 有腐蚀穿透并脱
落
TS12井油管腐蚀情况
整理ppt
油管接箍腐蚀情况
油管轻微 腐蚀坑洼
华北石油局数字测井站
油管腐蚀形态各异（之二）
整理ppt
华北石油局数字测井站
腐蚀程度轻重不同（之一）
油管外壁腐蚀呈凹 台、脓疮、园坑、
槽状和片状脱落
油管本体腐蚀情况
TS12井油管节箍腐蚀情况
管体在
862.1 m处断
落
断口周围有长约 110mm,宽60mm, 坑深达3.0X4.5mm
的密集坑槽带
同一口井、同一种油管不同部位，其腐蚀程度截然不同。
坑洼
电磁超声无损检测的原理及其应用
电磁超声无损检测的原理及其应用200字摘要：电磁超声(Electromagnetic Acoustic Transducer,以下简称EMAT)是无损检测领域出现的新技术，该技术利用电磁耦合方法激励和接受超声波。
与传统的超声检测技术相比，它具有精度高、不需要耦合剂、非接触、适于高温检测以及容易激发各种超声波形等优点。
在工业应用中，电磁超声正越来越受到人们的关注和重视。
其缺点为换能效率低，信号微弱，需要在检测中克服。
本文在相关资料的基础上，总结电磁超声无损检测的基本原理，并简单介绍该技术在工业领域的几种典型应用。
关键词：电磁超声；无损检测；工业应用1 引言无损探伤方法多种多样，常规的5种技术（超声、射线、渗透、磁粉、涡流）已经日趋成熟，在当今的工业应用中起着主导作用；另一方面，各种新技术、新方法不断涌现，例如全息、热成像、声振等。
它们以其物理性质及原理的特殊性，在一些场合发挥着重要功能，与常规方法相辅相成，电磁超声无损检测技术便是其中的一种。
2 电磁超声的原理和特点2.1超声波的工作原理超声波是频率高于20000Hz的机械波，由于超声波频率高、波长短，因此具有良好的方向性和穿透能力，且由于超声波能量大，方便检测，因此可以用来实现无损检测。
具体工过程分为以下几个过程：a. 声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；b. 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；c. 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；d. 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
一般来说，为保证充分的声耦合，在检测时需要有耦合剂（机油或水等）填充检测探头和被检查表面之间的空隙。
2.2电磁超声的产生机理处于交变磁场中的金属导体，其内部将产生涡流，同时由于任何电流在磁场中收到洛伦兹力的作用，而金属介质在交变应力的作用下将产生应力波，频率在超声波范围内的应力波即为超声波。
电磁探伤的基本原理
三 电磁探伤的操作方法
电磁探伤时能否发现金属零件的缺陷，除 了要求有灵敏度很高的探伤器及良好的显 示媒质外，在很大程度上还取决于操作工 艺。方法不当，不仅探伤工作效率低，更 重要的是容易造成漏探。即使有1/10000的 漏探，也往往会造成不可估量的损失。
① 裂纹的磁痕特征一般为锯齿形，两端呈 尖角状，磁粉聚集的图像不规则，清晰、 密集。
② 发纹的磁痕特征呈直的或微弯的细线， 磁粉聚集图像呈细长、平直。
③ 伪磁痕的磁痕特征是绝大部分的磁粉聚 集图像都比较散乱，再次磁化检查时，一 般复现状况不好或完全不复现。
第二节 轮轴、轮对、车轴磁粉探伤
一 探伤前准备
一 电磁探伤的基本原理
电磁探伤是利用电磁原理来发现金属缺陷的检查方法。这种探 伤方法是将铁磁材料的零件磁化，零件缺陷处的磁阻就会增大，利 用漏磁来发现缺陷。如果有铁磁材料所制成的零件组织均匀，没有 任何缺陷，则各处的导磁率均相同，磁化后磁力线的分布也将是均 匀的。如果零件中存在缺陷，由于缺陷（空气、其它气体、真空、 非磁性材料等）的导磁率较低，则磁力线通过这些地方时将遇到较 大的磁阻，磁力线的分布发生变化。
1 日常性能校验
日常性能校验应每班开工前进行。由探 伤工、探伤工长、质量检查员和验收员共 同参加。包括：①常规检查 ②系统灵敏度 校验 ③磁粉及磁悬液检验 ④磁化检验 ⑤ 磁痕分析 ⑥退磁检查 ⑦填写或打印日常 校验记录
2 季度性能检查 季度性能检查每三个月进行一次。由主管
领导负责组织，轮轴（探伤）专职、设备专 职、验收员、质量检查员、探伤工长、 探伤
磁力探伤原理
磁力探伤磁力探伤是通过铁磁性材料进行磁化所产生的漏磁场，来发现其表面或近表面缺陷的无损检测方法。
磁力探伤包括磁粉法、磁敏探头法和录磁法。
其中磁粉法是一种相对比较成熟的磁力检验方法，至今已有50多年的发展历史。
并且由于其设备简单，操作方便，检验灵敏度较高，故得到广泛应用。
第一节磁力探伤原理磁力探伤是根据铁磁材料的性质发明的一种无损检测方法，金属材料的焊缝缺陷探伤完全符合磁力探伤条件，所以，焊接生产中的无损检测，磁力探伤是一种重要的方法。
一、磁力探伤的基本原理铁磁性材料制成的工件被磁化后,工件就有磁力线通过。
如果工件本身没有缺陷，磁力线在其内部是均匀连续分布的。
但是，当工件内部存在缺陷时，如裂纹、夹杂、气孔等非铁磁性物质，其磁阻非常大，磁导率低，必将引起磁力线的分布发生变化。
缺陷处的磁力线不能通过，将产生一定程度的弯曲。
当缺陷位于或接近工件表面时，则磁力线不但在工件内部产生弯曲，而且还会穿过工件表面漏到空气中形成一个微小的局部磁场，如图9-1所示。
这种由于介质磁导率的变化而使磁通泄漏到缺陷附近空气中所形成的磁场，称作漏磁场。
通过一定的方法将漏磁场检测出来，进而确定缺陷的位置，包括缺陷的大小、形状和深度等，这就是磁力探伤的原理。
二、影响漏磁场强度的因素1.外加磁场强度对铁磁材料磁化时所施加的外加磁场强度高时，在材料中所产生在磁感应强度也高，这样，表面缺陷阻挡的磁力线也较多，形成的漏磁场强度也随之增加。
2.材料的磁导率材料磁导率高的工件易被磁化，在一定的外加磁场强度下，在材料中产生的磁感应强度正比于材料的磁导率。
在缺陷处形成的漏磁场强度随着磁导率的增加而增加。
3.缺陷的埋藏深度当材料中的缺陷越接近表面，被弯曲逸出材料表面的磁力线越多。
随着缺陷埋藏深度的增加，被逸出表面的磁力线减少，到一定深度，在材料表面没有磁力线逸出而仅仅改变了磁力线方向，所以缺陷的埋藏深度愈小，漏磁场强度也愈大。
4.缺陷方向当缺陷长度方向和磁力线方向垂直时，磁力线弯曲严重，形成的漏磁场强度最大。
磁力涡流探伤讲解
不同，也应干燥工件表面。
2 . 磁 化 ： 前面磁化方法和规范已述。
3 .施加磁粉：是把磁粉或磁悬液喷洒于工件 表面的过程。
根据施加磁粉的时期不同，分为连续法 和剩磁法。
连续法：预处理---工件磁化与施加磁粉--后序工艺过程。磁化时间长，磁化效果好，一般焊 缝和大、中型工件均采用才此法。
剩磁法：预处理---工件磁化---施加磁粉-后序工艺过程。剩磁法的灵敏度低于连续法，只适 合于检查表面缺陷，但剩磁法生产率，特别适合于 批量生产的小型工件。
二、影响漏磁场的因素
1.外加磁场强度
施加的外加磁场强度越大，工件中感应 出的磁场强度也越大，磁力线分布越密集，受缺陷 阻碍的磁力线弯曲的强度和数量越多，形成的漏磁 场强度随之增加。
2.材料的磁导率
不同的磁导率是不一样的； 磁导率高的材料导磁性能好，容易磁化。
3.工件表面状态
4.缺陷自身特点 （1）缺陷位置 （2）缺陷方向 （3）缺陷性质（4）缺陷大小和形状
4.磁痕观察
是对工件上形成的磁痕进行观察与记录的过称。 磁痕观察应在磁痕形成后立即进行。 采用非荧光磁粉时，可在一般照明光源下直接观察；采用荧光
磁粉时，必须在暗室紫外线灯下进行观察。
5.磁痕分析
分为三大类：表面缺陷磁痕、近表面缺陷磁痕、假磁痕。 表面缺陷磁痕：十分清晰、磁粉附着密集、线条明显，缺陷重
三、工件磁化方法
磁化：在外加磁场作用下，使被检工件内部 产生磁场的过程叫工件的磁化。
（一）磁化方法的分类： 1.按磁化电流分类：
直流点磁化法和交流电磁化法 2.按通电方式分类：
直接通电磁化法、间接通电磁化 法 3.按工件磁化方向分类：
周向磁化法、纵向磁化法、复合 磁化法
电磁探伤测井技术
补贴 套管段
标准 套管
XX-1井电磁探伤曲线图
2019年4月5日
油管中检测出套管损坏
XX-2井电磁探伤在油管内 测井，资料左图。从图中可 明显看出， 487 ～ 497 米，探 测深度较深的 UA8 测井曲线 上有偏小的异常。计算得到 油管厚度 T1 曲线正常，说明 油管正常无损伤；套管厚度 T2 曲线变小，壁厚比正常值 约 小 2.5mm ， 说 明 套 管 有 损 伤。该处套管受到严重腐蚀 ，可能出现套漏。该解释结 果在修井作业中得到证实。
信息采集方法
测井时由地面系统给发射线圈一个恒定的正直流脉冲，整个周期 为480ms，其中分为两个发射周期和两个测量周期，供给发射探头的 是一个强的直流脉冲，断开供电电流的时间（120ms），在接收线圈 中产生相应的感应电动势,并且感应电动势幅度呈指数衰减，A、B、 C探头在不同时间进行信息采集，可获得内、外管柱的技术状况。理 论分析表明，如果钢管的厚度（T1+T2或T1 ）越大；感应电动势的衰 减就缓慢，反之，感应电动势的衰减就较快。在感应电动势的衰减 较快的时间段是来自内管的变 化，衰减缓慢的时间段主要表 480ms 示内外管的变化。在内管初步 确定以后，影响感应电动势衰 减因素就是外管，因此在感应 0 120ms 电动势的衰减过程中测量，用 这种方法可把内、外管对测量 的影响区别开。
2019年4月5日
技术指标
管壁厚度探测范围 被探测管的直径 确定管壁厚度基本误差 单管结构 多管结构 裂缝型缺陷最小长度： 沿管轴方向2.5 沿管轴方向5.5 过油管的5.5 管轴横向
2019年4月5日
3-12mm 63～324mm 0.5mm 1.5mm 50mm 70mm 150mm 1/4圆周长
负异 常
电磁探伤系统原理
摘要：本文提出了一种使用电磁感应进行多层石油管道探伤的方法。
同时利用PIC32芯片作为主控芯片，控制IGBT全桥电路激励线圈，并通过放大和采样信号，设计并制作了测井硬件系统。
本文还设计了一个能够配合此系统的能够接受CAN总线信号，并进行数据分析和绘图的功能全面的软件。
本文的提出为多层石油管道的电磁探伤提供了整套解决方案。
概述设计背景与意义油气田套管损坏（以下简称套损）问题是石油开发到一定时期遇到的普遍技术难题，国内外各油田均受到该问题的困扰。
随着高压注采、超高压压裂等各种增产措施的应用和油田开发时间的增长、泥岩吸水蠕变、岩层滑动、油层出砂、油田开发过程中断层复活、射孔、天然地震、油层压实等原因，各油田油水井套管损坏问题将会越来越严重。
我国各大油田油井损伤非常严重，大庆油田1997年套管损坏576口井， 2001年套损井超过700口，整个油田已累计损坏超过8000口井，截至2003年4月，胜利油田共有套损井5400多口。
套损井的大量存在，不仅是固定资产的闲置浪费，还会导致地层压降逐渐加大，储量控制程度变差，进而造成油田水驱储量、可采储量不同程度的损失，因此，套损井是制约油田稳产的瓶颈问题，开展套损预防与治理技术的研究应用，弄清复杂地层套损机理，寻求相应的预防措施，延长套管使用寿命是目前世界各套损井油气田迫切需要解决的课题之一，对提高老油田整体开发效益具有重要意义。
在这样的环境下，测井就显示出来重要的作用，被列为石油行业十大学科之一。
目前用于套管检测的工程测井仪的方法较多，包括井径仪、超声波成像仪及电磁检测仪等。
其中井径仪对仪器居中要求很高，偏心会导致测量误差，而且该仪器对于套管严重错断的井不适用；超声波法受钻井液影响比较大，如果钻井液密度较大，则声波衰减严重，影响检测精度，检测前必须进行洗井和替换钻井液，增加了劳动强度。
而电磁检测仪是根据电磁原理给出套管完整度的评价，它不受井内液体、套管积垢、结蜡以及井壁附着物的影响，且测量精度比较高。
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摘要：本文提出了一种使用电磁感应进行多层石油管道探伤的方法。
同时利用PIC32芯片作为主控芯片，控制IGBT全桥电路激励线圈，并通过放大和采样信号，设计并制作了测井硬件系统。
本文还设计了一个能够配合此系统的能够接受CAN总线信号，并进行数据分析和绘图的功能全面的软件。
本文的提出为多层石油管道的电磁探伤提供了整套解决方案。
概述设计背景与意义油气田套管损坏（以下简称套损）问题是石油开发到一定时期遇到的普遍技术难题，国内外各油田均受到该问题的困扰。
随着高压注采、超高压压裂等各种增产措施的应用和油田开发时间的增长、泥岩吸水蠕变、岩层滑动、油层出砂、油田开发过程中断层复活、射孔、天然地震、油层压实等原因，各油田油水井套管损坏问题将会越来越严重。
我国各大油田油井损伤非常严重，大庆油田1997年套管损坏576口井， 2001年套损井超过700口，整个油田已累计损坏超过8000口井，截至2003年4月，胜利油田共有套损井5400多口。
套损井的大量存在，不仅是固定资产的闲置浪费，还会导致地层压降逐渐加大，储量控制程度变差，进而造成油田水驱储量、可采储量不同程度的损失，因此，套损井是制约油田稳产的瓶颈问题，开展套损预防与治理技术的研究应用，弄清复杂地层套损机理，寻求相应的预防措施，延长套管使用寿命是目前世界各套损井油气田迫切需要解决的课题之一，对提高老油田整体开发效益具有重要意义。
在这样的环境下，测井就显示出来重要的作用，被列为石油行业十大学科之一。
目前用于套管检测的工程测井仪的方法较多，包括井径仪、超声波成像仪及电磁检测仪等。
其中井径仪对仪器居中要求很高，偏心会导致测量误差，而且该仪器对于套管严重错断的井不适用；超声波法受钻井液影响比较大，如果钻井液密度较大，则声波衰减严重，影响检测精度，检测前必须进行洗井和替换钻井液，增加了劳动强度。
而电磁检测仪是根据电磁原理给出套管完整度的评价，它不受井内液体、套管积垢、结蜡以及井壁附着物的影响，且测量精度比较高。
俄罗斯多层管柱电磁探伤成像测井仪MID－K就是利用电磁理论进行探伤的。
在国内，针对电磁探伤的研究也是一个热点，但是大部分都是集中于理论研究，所设计的电磁探伤测井系统的性能和检测精度还不是很好，因此我们想基于PIC32 32位单片机设计一个高性能和检测精度的电磁探伤测井系统。
瞬变电磁法套管检测基本原理瞬变电磁法又称时间域电磁法，它是根据电磁感应理论向发射线圈中通以双极性直流脉冲，当发射线圈中的电流发生变化时，必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场。
根据导体中的电磁渗透理论，其磁力线穿过油管进入套管，在油管和套管中分别产生感应电流和（如图 1所示）。
在直流电脉冲结束后，二次磁场在接收线圈中产生感应电动势。
若套管或者油管存在裂缝特别是纵向裂缝时，将部分或全部切断感应电流和的通路，这将减少感应电动势的衰减时间。
图 1 探头检测原理示意图数学模型用图 2所示的包含等效电感Lc和等效电阻Rc的单匝环路来等效感应电流环路，两者具有相似的规律图 2 有限导体的等效回路示意图其中，emf为感应电动势，为感应电流，为管柱的等效电阻，为管柱的等效电感。
假设等效回路切断一次场的磁通量为，则等效回路的瞬态方程为：（1）即（2）其中为等效时间常数。
解微分方程(1)或(2)，得到瞬态电流方程为：（3）由于在实际工作中激励源波形在线圈中发生变化，发射波形多为斜阶跃波。
假设为斜阶跃变化的场，为双极性直流脉冲的关断时间，那么，磁通将在时间内从迅速减小到零，对于就可以表示为：（4）依据法拉第电磁感应定律，在等效回路中产生的感应电动势由给出，因此可以得到等效回路中感应电流表达式为：（5）由式（5）得到一次场脉冲间歇期间（）观测到的感应电压为（6）在的情况下（7）式中和分别为发射线圈与等效回路、等效回路与接收线圈之间的互感系数，它们与发射线圈、接收线圈与管柱之间相对位置、管柱的几何形状有关，当线圈及管柱确定以后，该参数视为常数；接收线圈的感应电动势与管柱的阻抗和有关，而阻抗和又是由管柱的几何形状、内径、外径、电导率以及磁导率等参数所确定的，从而能够在接收线圈中感应电动势与上述参数之间建立一种函数关系，通过接收线圈的感应电动势来判断管柱的几何形状、大小和电磁参数的变化，这亦是利用瞬变电磁法对管柱进行检测的原理。
信号的衰减特性由公式（7）可以看出，接收到的感生电动势近似于指数衰减曲线。
且根据电磁理论，钢管的厚度越大，感应电动势的衰减就缓慢，反之，感应电动势的衰减就较快。
在感应电动势的衰减过程中，较小的时问段主要表示内管的变化，较大的时间段主要表示外管的变化，采用这种方法可以把内外管的影响区别开，这一点已从理论和实验两个方面给出了证明和验证。
在瞬变电磁法检测时，管柱上利用接收线圈观测到的感应电压的异常幅度衰减速度很大程度上决定于管柱的时间常数值。
在值较大的情况下，尽管初始响应的幅值并不是很大，但信号的衰减相当缓慢，典型的衰减时间范围从100us至20ms，跨越近二个级次。
在这么宽的时间范围内，信号衰减的规律如图 3所示，在早期，信号幅值高而且衰减速度很快；在晚期的信号很弱，衰减速度却慢的多。
对于同一个观测信号而言，从早期到晚期的信号幅值从几伏变到几十微伏，此大的动态范围内的信号一般都要求准确测定。
图 3 瞬变电磁信号采样示意图如此看来，瞬变信号在早、中、晚期的衰减速度差别相当大。
为了在很宽的时间范围内不失真地准确确定瞬变衰减特性，除了在足够宽的时间范围内必须有足够的采样点外，各采样点之间的间隔及采样门宽应随观测点不同而有所改变。
如图1.3所示，在早期，信号幅值高而且衰减速度快，因此采样时间间隔及门宽都必须相当窄才能保证足以精确地分辨信号的衰减特性；在晚期，采样间隔及门宽应增大，以适应弱信号衰变慢的特性。
此外，为了保证采样的精确性，必须对早、中、晚期进行不同倍数的放大，以适应衰减曲线动态范围差异大的特点。
系统方案系统架构图图 4 系统框图系统主要包括Microchip公司的微控制器PIC32MX7F512L ，MOSFET驱动模块IR2110，多路模拟开关HI-201，CAN收发器芯片CTM8251A，以及双极性模数转换器AD7894。
系统实现功能位于井下的PIC32单片机通过MOSFET驱动模块在发射线圈中产生双极性方波，使得接收线圈由于电磁感应产生衰减感应电动势，单片机控制多路开关和可变增益放大电路，对不同时期的衰减曲线选择不同放大倍数和采样频率进行采样，将采样数据和温度等辅助信息封装成帧，通过CAN总线与PC终端通信，并最终在PC的用户界面上绘制测井曲线和井壁厚度谱。
以上述理论为基础，在实际应用中通过测得感生曲线，曲线衰减越快且划分为早期中期和晚期等三段曲线，用迭代的算法绘制早期和晚期的测井曲线，即可将不同层管柱的损伤分离出来。
这就是运用电磁法对多层管柱探伤的原理。
硬件电路的设计电源设计电源系统包括井上和井下两部分。
井下仪器需要的电源包括PIC32单片机工作需要的+3.3V电源，运放OP07、驱动芯片IRS2110等需要的±15V电源，驱动IGBT的+12V驱动电源，以及双极性模数转换器AD7894需要的工作电压5V和高精度基准电压2.5V。
电源系统结构电磁探伤测井仪的电源系统结构如图 9。
该电源系统由地面变压器、直流稳压电路以及多个DC/DC电压转换电路组成。
其中地面变压器的作用是将220V交流电转换为15V交流电，然后再经过直流稳压电路转换为直流电。
通过电缆将直流电送至井下，在井下通过DC/DC变压转换电路输出井下仪器需要的12V、3.3V、±15V、5V、2.5V等电压。
图 5 电源系统结构框图直流稳压电路本电源系统的直流稳压电路如图 6所示，T1为15V双向变压器，输出有效值为正负15V的交流电，经过整流桥2W10整流后，再由π型网络滤波，输出20V左右的直流电。
其中在整流桥的每个二极管两端都并联了一个0.1u的电容，能够很好地吸收二极管的开关噪声，减少后级电路对前级电路的干扰，注意电容的耐压值需大于变压器输出的电压峰值的2倍以上，且必须为瓷片电容。
在π型滤波电路中，电容的耐压值也为输入电压的2倍，且电容值较大，交流成分能够较好地被滤掉，输出电压比较平滑。
图 6 变压器和直流稳压电路正负15V电压转换电路运放OP07、IRS2110等芯片的工作电压为±15V，利用7815和7915三端稳压芯片可以实现，如图 7所示。
其中二极管1N4001起到保护电路的作用。
图 7 正负15V电压转换电路12V、3.3V电压转换电路12V为MOSFET管IRF630N的开启工作电压。
如图 8所示。
图 8 12V、3.3V电压转换电路5V、2.5V精密基准电压转换电路AD7894是ADI公司的14Bits双极性模数转换器，采样时需要一个高精度的2.5V 基准电压，而一般的稳压芯片未能提供如此高精度的输出。
我们选择的是摩托罗拉公司的低电压基准MC1403芯片，MC1403的输出电压波动在25mV以内，能够达到1%的精度，且应用电路简单，性价比高。
如图 14所示为精密基准电压转换电路。
图 9 2.5V精密基准电压转换电路发射机模块双极性脉冲产生原理根据上述原理，基于瞬变电磁法(TEM)进行电磁探伤,必须在发射线圈中双极性电流脉冲作为激励,这可由全桥电路产生实现，如图 10所示:图 10 双极性脉冲产生电路当S1，S4开启，S2，S3断开时,负载发射线圈两端电压为+U,产生双极性方波的正1/4周期波形；当S2，S3开启，S1，S4断开时,负载发射线圈两端电压为-U,产生双极性方波的负1/4周期波形。
故可通过控制开关周期性地开启和断开，来获得双极性脉冲。
其理想波形如图 11所示。
图 11 全桥电路产生的理想波形假定采样间距为1cm，测井速度为144m/h，则一个测量周期T = 1cm/(4cm/s) = 250ms。
因此，我们将每段脉冲宽度定为125ms。
发射机模块的实现四路单刀单掷应该具备开启/关断可靠，延迟小，驱动电路简单的特点，同时具备一定的功耗特性。
综合以上各点考虑，我们选用IR公司的小功率MOSFET管IRF630N。
相应的驱动芯片我们选用同是IR公司的IRS2110。
其为高速双通道电压型开关驱动器，配置简单，只需2块芯片就能驱动整个全桥电路，节约成本。
电桥的负载为发射线圈。
我们小组通过查阅资料，以文献指标为参考，采用0.6mm 漆包线，将发射线圈和接收线圈密绕在同一根空心塑胶管上，实物如图 12所示：图 12 自制发射线圈实物图经测量，发射线圈和接收线圈的指标为：D=2.6cm，L=0.31mH，R=2.7Ω。
发射机电路连接如图 13所示，其中负载为发射线圈。