《涡流检测技术》PPT课件

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1、第三章涡流检测技术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。涡流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。原理涡流伴生的感应磁场与原磁

2、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。3.1.2涡流检测的应用3.1.2涡流检测的特点表面或近表面缺陷检测只适用于导电材料非接触，无需耦合检测速度快，易于实现自动化适用于高温检测适用于异型材料和小零件检测3.1.3涡流检测的发展过程1879年，英国人休斯利用感生涡流对不同的合金进行了判断实验。20世纪50年代初，德国的福斯特等人提出阻抗平面图分析法和相似定律。涡流仪器的发展经历了三代。第一代模拟类机器第二代数字式仪器

3、第三代智能仪器当前涡流检测技术的研究方向：1．多频涡流检测技术2．远场涡流技术：低频3．深层涡流技术：低频涡流和多频涡流技术的综合4．磁光涡流成像技术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。顺磁质：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

4、及其合金。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3.2.2.3涡流检测线圈的阻抗分析3.2.2.4特征频率和有效磁导率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涡流变化导致检测线圈阻抗变化通过测量线圈阻抗变化，检测缺陷。趋肤效应：涡流集中

5、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加。渗透深度：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3.2.2.2趋肤效应和渗透深度DepthEddyCurrentDensityDepthEddyCurrentDensityLowFrequencyLowConductivityLowPermeabilityHighFr

6、equencyHighConductivityHighPermeabilityStandardDepthofPenetration(SkinDepth)1/eor37%ofsurfacedensity3.2.2.3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2．耦合线圈的阻抗Z－初级线圈的视在阻抗Ze－次级线圈对初级线圈作用的等效阻抗Z=Z0+Ze3．阻抗平面图A点B点3．阻抗平面图3．阻抗平面图3.2.2.4有效磁导率和特征频率有效磁导率：为简化阻抗分析，假定磁场不变磁导率变化，称为有效磁导率，事实上磁导率不变磁场变化无限长螺线管，

7、内置导电圆柱体，非铁磁性材料时：特征频率：使贝塞尔函数变量的模为1的频率，是工件的固有特性，取决于工件的电磁特性和几何尺寸。3.2.2.4有效磁导率和特征频率3.2.2.5涡流检测相似定律相似定律：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。相似条件：模型试验的理论基础3.2.2.6填充系