最新无损检测技术-涡流检测教学讲义PPT.ppt

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1、无损检测技术-涡流检测涡流检测的原理涡流检测的基本知识涡流检测的基本原理涡流检测的特点趋肤效应渗透深度涡流检测的基本知识涡流检测法拉第电磁感应定律自感互感互感当两个线圈互相靠近时，任何一个线圈中的电流发生变化，都会引起另一个线圈内磁通量的变化，从而在另一个线圈内产生感生电动势。这种两个靠近的载流回路电流发生变化时互相激起感生电动势的现象称为互感。当线圈1、2靠近时，线圈1中电流I1变化在线圈2中激起的感生电动势为E21，线圈2中电流I2变化在线圈1中激起的感生电动势为E12。M－互感系数，与两线圈形状、大小、匝数、相对

2、位置等有关“－”－表示互感电动势反抗回路中电流的变化back涡流当导电体靠近变化着的磁场或导体作切割磁力线运动时，由电磁感应定律可知，导电体内必然会感生出呈涡状流动的电流，即所谓涡流。涡流检测的基本原理假设涡流是因一通以交变电流的检测线圈靠近导电体而生，则由电磁感应理论可知，与涡流伴生的感应磁场会与原磁场叠加，结果使得检测线圈的复阻抗发生改变。由于导电体内感生涡流的幅值、相位、流动形式以及其伴生磁场不可避免要受导电体的物理以及其制造工艺性能的影响，因此通过对检测线圈阻抗的变化的监测，即可非破坏的评价被检材料或工件的物理

3、或工艺性能及发现某些工艺性缺陷，此即涡流检测的基本原理。交变的感生涡流渗入被检材料或工件的深度与其频率的1/2次幂成反比。由于常规涡流检测使用的频率较高（达到数百到数兆赫兹），渗透深度通常较浅，因此常规涡流检测是一种表面或近表面的无损检测方法，即主要用于检验材料或工件的表面或近表面缺陷。back涡流检测的特点涡流因电磁感应而生，故进行涡流检测时，检测线圈不必与被检材料或工件紧密接触，不需要用耦合剂，检测过程也不影响被检材料或工件的使用性能。与其他无损检测方法比较，涡流检测的主要特点有：1、对导电材料表面和近表面缺陷的检

4、测灵敏度较高。2、应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实施检测。3、在一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息。4、不需要用耦合剂，易于实现管、棒、线材的高速、高效的自动化检测。5、可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其它检测方法不适用的场合实施检测。6、对形状复杂的机械零部件进行全面检测时，涡流检测的效率相对较低。7、在工业探伤中，仅仅靠涡流检测通常难以区分缺陷的种类和形状。back趋肤效应直流电通过圆柱导体时，导体横截面上的电流密度基本上均匀的。但当交流电通过圆柱导体时，横截面上的电流密度不再是均匀

5、的了，而是导体表面电流密度大，中心电流密度小，这种现象称为趋肤效应。即：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，表层电流密度最大，越靠近截面的中心电流密度越小。这一现象即所谓交变电流分布的趋肤效应。电流密度从表面至中心的变化规律为：I0－导体表面的电流密度（A/m2）I－至表面δ深处的电流密度（A/m2）δ－至表面的距离（m）f－电流频率（Hz）μ－导体磁导率（H/m）σ－导体电导率（S/m）由公式可知，电流密度随至表面的距离增加而减少。导体的磁导率μ、导体电导率σ、电流频率f增加，有效渗透深度就

6、减少。趋肤效应的存在使交变电流激励磁场的强度以及感生涡流的密度从被检材料或工件的表面到其内部按指数分布规律递减。back渗透深度涡流检测中，将涡流密度衰减为其表面密度的1/e（36.8％）时对应的深度定义为渗透深度，其数学表达为：h－渗透深度（m）f－电流频率（Hz）μr－相对磁导率（H/m）γ－电导率（S/m）渗透深度是反应涡流密度分布与被检材料的电导率、磁导率以及激励频率之间基本关系的特征值。f、μr、γ越大，则h越小。由于被检工件表面以下3h处的涡流密度仅约为其表面密度的5％，因此常将3h作为实际涡流探伤能够达到

7、的极限深度。back涡流检测仪器涡流检测仪涡流检测线圈对比试样涡流检测仪仪器的类别涡流检测仪组成涡流检测仪的工作原理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。可根据用途、使用、显示等不同进行分类。按用途分按使用方式分按显示方式分其他分类方式按用途分根据涡流检测仪的用途不同可以分为：探伤仪：根据试件缺陷引起线圈阻抗变化情况来探测试件表面或近表面缺陷情况。材料分选仪：根据试件的电导率、磁导率不同引起线圈阻抗变化进行材料分选。测厚仪：根据试件厚度对线圈阻抗的影响来测定试件的

8、厚度。back按使用方式分按涡流检测仪使用方式不同分为手动和自动两种。手动涡流仪：操作者手持探头沿试件表面进行扫查，通过仪器示波管显示的图形或仪表指示来判别试件表面的缺陷情况。这种仪器适用范围广，但检测效率低。自动涡流仪：被检试件自动送进，检测结果自动记录。这种仪器检测效率高，但只适用于形状规则的棒、管、丝材的检测。back按显示