第9讲涡流检测技术简化版ppt课件

1、韩赞东韩赞东2l与涡流检测有关的资料的性质：l资料的导电性相关知识：电导率、电阻等。l资料的磁特性l抗磁性物质：使磁场减弱的物质，磁化率为负。如金、银、铜。l顺磁性物质：使磁场略有加强的物质，磁化率为正。如空气、铝、铂。l铁磁性物质：使磁场猛烈添加的物质，磁化率为正。如铁、镍、钴。3l磁化曲线：铁磁性资料的磁化曲线如右图所示。l磁化强度M：用来描画资料的磁化形状：单位体积内一切磁矩的矢量和。）：相对磁导率（无量纲），：真空磁导率（），：磁导率（），磁感应密度（无量纲：磁化率磁场强度，：磁化强度rrrH/mH/mT:B1 )(,A/m)(:HA/m)(00HHBMHM电磁感应景象如右图法拉第电磁

2、应定律：图b中的电磁感应电动势：dtdNdtdEisinBlvEi5l自感：线圈中经过交流电时，其所产生的交变磁通在线圈中产生感应电动势的景象。l互感：当通有电流I1和I2的两个线圈接近时，线圈1中的电流I1所引起的变化的磁通会在线圈2中引起感应电动势；反之亦然。这种线圈中相互激起感应电动势的景象叫做互感。dtdILELdtdIMEdtdIME2121212121E21为线圈1的电流I1在线圈2中产生的感应电动势M21为线圈1对线圈2的互感系数，单位H，M21M12M两线圈之间的耦合程度用耦合系数K表示。21LLMK 6l涡流：导体处在变化的磁场或相对于磁场运动时，其内部会感应出自成闭合回路的

3、电流。如右图所示。l集肤效应：直流电经过导体时，截面上电流密度均匀，而交流电经过导体时，电流主要集中在导体外表附近。7l透入深度：涡流透入导体的间隔。涡流衰减到外表值的1e时的透入深度成为规范透入深度，用符号表示。 lf: 交流电的频率l:资料的磁导率l:资料的电导率l实践运用中，将2.6 的透入深度定义为涡流的有效透入深度占90的涡流总量，对涡流检测线圈产生有效影响。假设缺陷在有效透入深度之外，那么会导致检测困难。fu18l线圈阻抗分析：l理想线圈只需感抗，而实践线圈都有内阻，其阻抗可表示为ZRjX=R+jwL，R：电阻，X：感抗，w：角频率l单个线圈的等效电路如以下图所示9l线圈耦合等效电

4、路：l两个相互耦合的线圈如以下图所示。将二次线圈电路阻抗经过互感转换为一次线圈电路的折合阻抗，如图C所示。 )()(22222221222222211LLRMLjRLRMREI10l折合阻抗的计算：222222222222ReReXXRXXeRXRXjXeZeMM感应出涡流的导体可以按二次线圈来分析：折合电抗：折合电阻：互感抗，：副边线圈的电抗，：副边线圈的电阻ee2222LXRMXXXXRMM11l二次线圈的折合阻抗和一次线圈的阻抗之和称为视在阻抗ZsRsXsl可以以为一次线圈中的电流和电压的变化是由于视在阻抗引起的，根据视在阻抗可以知道二次线圈对一次线圈的影响，从而得到二次线圈阻抗的变化。

5、l假设二次线圈的电阻R2从递减到0，或者X2由0逐渐添加到，计算出一系列对应的RsXs，可得阻抗平面图如右图所示。12l曲线半径等于l缺陷：l位置与Z1、L1、L2和M有关。l半径随频率变化。l为了消除原边线圈阻抗和频率对曲线位置的影响，便于对不同情况下的曲线进展比较，需求进展阻抗归一化。即坐标变换。21122LLMKLK13X轴右移，然后XY轴紧缩14l影响阻抗变化的主要要素：l提离效应的影响l边沿效应的影响l工件电导率的影响l磁导率的影响l实验频率的影响l工件厚度的影响l线圈直径的影响15分析电阻率越小，阻抗越小的缘由电阻率对阻抗的影响频率对阻抗的影响16工件厚度对阻抗的影响线圈直径对阻抗

6、的影响17l涡流检测线圈：又称涡流探头。有多种分类方法。l按感应方式分：自感式线圈和互感式线圈。18l按运用方式分：放置式线圈、外经过式线圈和内穿过式线圈。19l按比较方式分：绝对式线圈、它比式线圈和自比式线圈。绝对式线圈 他比式线圈 自比式线圈20l检测信号的分析与处置技术：针对缺陷信号的不同特征，信号分析与处置方法主要有：l相位分析法l频率分析法l幅度分析法21l相位分析法：利用信号的相位差对干扰信号进展抑制的方法。常用的方法为相敏检波法和不平衡电桥法。l相位分析法去除干扰干扰信号的原理如右图所示。22l相敏检波法是以选定相位的电压作为控制信号来抑制电桥输出的干扰信号。常用到移相电路，理想

7、的移相电路可以在输出电压坚持不变的情况下，把信号的相位角延续地改动0360度。以下图是一个简单的移相电路22)(,1arctan)/arctan(CRRUZRUIRUCRUUiiORC相位角和输出电压？相位角和输出电压？23l不平衡电桥法：用于抑制电压变化轨迹近似于圆弧的干扰信号相位不确定，不能用相敏检波法剔除。l干扰信号与O点的间隔相等，而缺陷信号不同。l线圈的提离信号属于这种变化轨迹为圆弧的干扰信号。24l频率分析法：根据干扰信号和缺陷信号的频率差别，而抑制干扰信号，提取缺陷信号的方法。例如：温漂信号和缺陷信号。l幅度鉴别法：根据检测信号中干扰信号与缺陷信号的幅度差别实现提取缺陷信号的方法

8、。如右图所示。25l涡流探伤顺应的典型缺陷及呼应特点l可以引起涡流异常的不延续缺陷都能被检测。l棒、管环绕式线圈对于方向以纵向为主，并在径向具有不同深度的不延续，如裂纹、折叠、未焊透等缺陷，比较容易检测。l自比式线圈，缺陷的两端信号比较强。l腐蚀缺陷，由于从两边到中间逐渐加深，故自比式线圈信号不明显l资料的导电率越高，涡流信号越强，越容易检测26l检测频率的选择l涡流探伤的频率普通为几十至10M赫兹。l任务频率取决于检测对象厚度、透入深度、灵敏度或分辨率等。l对非铁磁性资料选用几K至几百K赫兹。l频率低，透入深度大，但检测灵敏度降低。在满足检测深度要求的前提下，可选择较高的检测频率，以提高灵敏

9、度。l对于同样的检测深度要求，铁磁资料需求的检测频率要低。fu127l热交换管内的液体介质会呵斥管壁的腐蚀和沉淀物的堆积；热交换器管的外壁与支架的摩擦会导致接触部位的磨损。采用内穿过式涡流检测线圈进展检测是目前较为常用的方法。l检测原理和过程如下。28线圈与管壁上通孔的相对位置变化会引起涡流信号的变化。29管壁上的通孔经过线圈时涡流呼应的变化情况30 实践涡流检测的呼应信号的阻抗图不是对称的“8字形，而是如右图所示的半个“8字形。 涡流检测信号的相位角定义：阻抗最大值的连线与X轴负方向的夹角。31l阻抗越大，缺陷越大。l相位角越大，缺陷位置离检测线圈越远。l检测信号相位角与缺陷的深度之间存在良好的对应关系，这种关系明显优于与幅度的对应关系。32人工缺陷实验结果：纵座标_孔深；横座标_缺陷对应的相位角。通孔33l检测时，线