涡流检测技术概述

涡流检测技术概述

涡流技术由于具有的很多优点而被广泛应用。首先，它是非接触检测，而且能穿透非导体的覆盖层，这就使得在检测时不需要做特殊的表面处理，因此缩短了检测周期，降低了成本。同时，涡流检测的灵敏度非常高。涡流检测按激励方式和检测原理的不同可以分为单频涡流、多频涡流、脉冲涡流、远场涡流等，下面对这些技术的发展简要的加以介绍。

传统的涡流采用单频激励的方式，主要来对表面及近表面的缺陷进行检测，根据被测材料及缺陷深度的不同，激励频率的范围从几赫兹到几兆赫兹不等，为 了得到良好的检测信号，激励线圈必须在缺陷的附近感应出最大的涡流，感应电 流的大小和激励频率、电导率、磁导率、激励线圈的尺寸和形状以及激励电流的 大小有关,通过测量阻抗或电压的变化来实现对缺陷的检测。然而，由于其它参数也很敏感，这就影响了对缺陷的检测。 为了克服单频涡流的缺点，1970 年美国人 Libby 提出了多频涡流的技术（Multi-frequency Eddy Current, MFEC），多频涡流是同时用几个频率信号激励探头，较单频激励法可获取更多的信号，这样就可以抑制实际检测中的许多干扰因素，如热交换管管道中的支撑板、管板、凹痕、沉积物、表面锈斑和管子冷加工产生的干扰噪声，汽轮机大轴中心孔、叶片表面腐蚀坑、氧化层等引起的电磁噪声，以及探头晃动提离噪声等。理论与实践表明，被测工件的缺陷和上述干扰因素对不同频率的激励信号各有不同的反应，可反应出不同的涡流阻抗平面。利用这一原理，用两个（或多个）不同频率的正弦波同时激励探头，然后由两个（或多个）通道分别进行检波、放大和旋转等处理，此后，通过多个混合单元的综合运算，就可以有效的去除信号干扰，准确的获取缺陷信号。但是，多频涡流只能提供有限的检测数据，很难以可视化的方式实现对缺陷的成像检测。

70 年代中后期，脉冲涡流技术（Pulsed Eddy Current, PEC）在世界范围内得到广泛的研究，PEC最早由密苏里大学的Waidelich在20世纪50年代初进行研究，脉冲涡流的激励电流为一个脉冲，通常为具有一定占空比的方波，施加在探头上的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试件中传播，根据电磁感应原理，此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁场，随着感生磁场的衰减，检测线圈上

就会感应出随时间变化的电压，由于脉冲包含很宽的频谱，感应的电压信号中就包含重要的深度信息。脉冲涡流主要有以下几个特点：不需要改变测试参数的设置，一次扫描就可以完成对大面积复杂结构的检测；探头上可施加较大的能量来实现对深层缺陷的检测；与多频涡流相比，仪器的成本低。

远场涡流检测技术（Remote Field Eddy Current, RFEC）是基于远场涡流效应的原理，通常使用内通过式探头，由两个线圈组成，一个为激励线圈，通以低频交流电，另一个为检测线圈，但检测线圈不象一般的涡流探头那样紧靠激励线圈，而是置于远离激励线圈两到三倍管内径以外的二次穿透区，这样才具有实现穿透管壁的检测能力。但远场涡流的探头长度较长，信号幅度太低，为提高信号的幅度必须采用较大的激励功率，而过低的激励频率又限制了检测的扫描速度，这就构成了远场涡流检测中相互制约的突出弱点。

80 年代中后期，超导量子干涉仪器（Superconducting Quantum Interference Device, SQUID）开始被应用到无损检测领域。SQUID 是一种用于涡流检测的磁场传感器，在低温时也具有很高的灵敏度，其几乎不受频率的影响，高的磁场灵敏度使其在低频时能检测位于深层的缺陷。但其在使用时必须首先冷却到低温，该技术目前还处于实验室的阶段。

从涡流检测仪器的发展历程来看，共经历了五个阶段。第一代产品是以分立 元件为基础，采用简单谐振方式的一维显示模拟仪器，只有一种检测频率；第二 代产品是以阻抗分析法为基础，部分采用集成电路技术；第三代产品是多频涡流 仪，利用不同频率下被检金属材料反射阻抗不同的原理，提高了对材料特性或缺 陷的检测能力，并通过混频处理抑制干扰信号，达到去伪存真的目的；第四代产 品是以计算机技术为基础的智能化、数字化产品，具备频谱分析、涡流成像等功 能；第五代产品是以DSP 技术、阵列技术、多通道技术、通信传输技术及其它无损检测技术相互融合为一体的多功能仪器，它能够对缺陷进行检测、分析和判断，并通过其他技术的辅助检测，以验证其结果的正确性。

近年来，随着科学技术的发展，涡流检测技术在开发使用方面取得了突破性 进展。从硬件技术方面来看，大规模、超大规模集成电路的应用大大缩小了仪器 的体积和功耗；从软件技术方面看，计算机微处理器的性能大幅度提高，以“软”代“硬”成为一种趋势，整机的智能化水平有了很大提高，从而大大降低了对仪

器使用者操作技能的要求。目前，涡流技术已被广泛应用到对不同材料和结构的 检测，主要包括：对飞机结构的检测、压力容器的检测、焊接结构的检测，除此之外，还被用来对位移进行测量。

常规涡流方法对导电金属构件表面和近表面裂纹的检测灵敏度较高。但由于存在趋肤效应，涡流渗透能力不足，难以满足对管壁较厚的天然气管道内外表面及管壁内部裂纹检测的需要。

近年来，围绕对天然气管道裂纹的检测和量化，人们在远场涡流检测技术方面也开展了一些研究。不同于常规涡流检测技术，它是利用两次穿越管壁的低频磁场作为检测信号，不受集肤效应的限制，对管道内外表面裂纹缺陷具有相同的检测灵敏度，能有效克服常规涡流检测法的局限性。且远场涡流探头一般是内穿过式探头，因此比较适合对天然气管道表面裂纹的检测。目前，美国多家研究机构，包括美国天然气技术研究所、西南研究所和Battelle公司等，都在积极致力于天然气管道裂纹远场涡流检测器的研制，美国国家运输部和能源部都对该技术的研究给予了专项资助。

由于国内油气管道质量参差不齐，管道内表面工况较差，限制了需要耦合剂的内检测方法的使用，比如超声波检测法。电磁超声检测法不需要耦合剂，但是其探头功率很大，限制了它在长距离管道在线检测上的应用。漏磁法在裂纹方面的检测能力有限，尤其是无法检测天然气管道中的闭合裂纹，而远场涡流在这些方面要更优一些。

一、远场涡流基本原理

远场涡流是专门用于金属管道缺陷检测的特殊涡流检测技术。典型的远场涡流检测装置如图1.1所示，主要包括一个与管道同轴放置的低频交流线圈和相距2～3倍管道直径外的同轴检测线圈，以及一些必要的机械和电子装置。

远场涡流是发生在金属管道中的独特现象：在管道中与管道同轴放置通以低

频交流电的激励线圈，它所产生的磁场能量向管道的两端传播时有两个不同的耦合路径，分析这两个能量传播和耦合途径，是理解远场涡流技术的关键。管道内的直接耦合能量，受铁磁性的管壁的强导磁作用的影响，近似为指数衰减。另外一条能量耦合和传播途径是指磁场在管壁中激发出周向涡流，磁场能量扩散到管道外面并沿管道传播，又会在管壁中激发出涡流，穿越管壁到达检测线圈，称为间接耦合能量路径。

管道内激励线圈附近是直接耦合能量占据主导位置，但由于直接耦合能量比管壁外的间接耦合能量衰减更快，随着与激励线圈的距离逐渐增加，间接耦合能量逐渐成为主导。因此在激励线圈两侧分别划分两个区域：直接耦合能量占主导的区域称为近场区，间接耦合能量占主导的区域称为远场区，两个区域的分界处位置由管壁的厚度、磁导率、电导率和激励频率等因素决定，通常在离开激励线圈大概2倍管道直径D的位置如图1.2所示。有时还在近场区和远场区之间划分出一个过渡区。

图1.2远、近场区示意图

图 1.3为远场涡流检测线圈的检测信号电压幅值和相位与离开激励线圈距离的变化曲线，在近场区检测信号的幅值呈现快速的指数衰减，在远场区，管内壁和外壁处表现为同样速率的指数衰减，比近场区要慢。检测信号的相位除在过渡区出现跃变外，与检测线圈离激励线圈的轴向距离呈现线性变化。

远场区的磁场主要来自于间接耦合，磁场能量由激励线圈出发两次穿越管壁，其中携带了管壁的结构信息，成为远场涡流检测方法的依据。在其它参数保 持不变的情况下，内径处的磁场强度与管壁的厚度密切相关，其幅值的对数和相 位与壁厚为线性关系。如果管壁内出现裂纹等缺陷，相当于管壁的局部等效壁厚发生变化，导致内壁附近的磁场的大小和相位发生变化，从而可以检测出来。

远场涡流检测技术与传统的涡流检测技术相比，它不受涡流集肤深度的限 制，能够以同样灵敏度检测管壁内表面和外表面的缺陷。

2003 年全国涡流无损检测技术专业委员会已正式更名为电磁（涡流）检测技术专业委员会，这表明电磁检测技术已进入一个全新的发展时代，它不仅包括涡流检测技术，还包括漏磁、磁记忆、微波等多种检测方法。从发展趋势来看，电磁检测仪器将朝着小型化、多功能化、智能化方向发展，并将进一步融入超声检测、涡流成像、阵列涡流和磁光涡流等诸多功能。此外，多信息融合以及网络化技术的应用，使我们在不久的将来可以实现动态跟踪检测，即时获取被检对象的相关数据。毋庸置疑，电磁（涡流）检测技术具有乐观的发展前景。

二、本院涡流检测应用前景：

1、无缝钢管制造检验

为使无缝钢管在整个圆周面上都能进行探伤检查，可使用穿过式线圈涡流探伤技术，或者使用旋转钢管( 扁平式线圈涡流探伤技术），见图1.4和图1.5 所示。当使用穿过式线圈对钢管进行探伤时，被检钢管的最大外径一般不超过180mm。当使用旋转钢管( 扁平式线圈）对钢管进行探伤时，被检钢管和检查线圈应彼此相对移动，以使整个钢管表面都能被扫描到。使用这种探伤技术时，被检钢管的最大外径是没有限制的。

图1.4穿过式线圈涡流检测示意图

图1.5旋转的钢管/扁平线圈涡流探伤简图

2、容器小管道检验

容器小管道应用与新制钢管的涡流检测方法不同,在用换热器管的涡流检测只能采用内穿过式探头,由于钢管口径较小,内穿过式探头采用磁饱和装置非常困难,因此对于在用换热器铁磁性钢管通常采用远场流检测方法,而不采用磁饱和状态下的常规涡流检测技术。

由此可见，远场涡流检测在管道检测方面具有很大的优势，他对铁磁性管道的内外壁缺陷具有相同的灵敏度且不受集肤效应的限制，能同时检测凹坑、裂纹和壁厚减薄等多种缺陷，被认为是一种最有发展前途的管道检测技术。远场涡流检测在热交换管的应用如图1.6。

图1.6 热交换管检验实例

3、压力容器焊缝的检验

金属压力容器在投入使用后,在应力、疲劳载荷、内部工作介质或外部工作环境的作用下,易在焊缝和热影响区部位产生应力腐蚀开裂或疲劳等表面裂纹,目前在定期检验中检测表面和近表面裂纹最常用的方法为磁粉检测和渗透检测,这种检测方法灵敏度高,但在检测过程中必需对检测区域的表面进行打磨处理,去除表面的油漆、喷涂等防腐层和氧化物。然而, 在目前的压力容器定期检验中, 有95 %以上的压力容器在经过焊缝表面打磨和磁粉或渗透检测后未发现任何表面裂纹,即使发现表面裂纹的压力容器,一般也是只存在几处表面裂纹,占焊缝总长的1 %以下,因此大量的打磨一方面增加了压力容器停产检验的时间和费用,另一方面也减小了压力容器焊缝部位壳体的壁厚。另外,由于绝大部分在用压力容器不能进行打磨,因此这两种方法均不能用于压力容器的在线检测。

采用涡流技术可以在不去除表面涂层的情况下探测金属材料的表面裂纹,然而,常规涡流方法只适用来检测表面光滑的母材上的裂纹,对焊缝上的裂纹检测却会因焊缝在高温熔合时产生的铁磁性变化和焊缝表面高低不平而出现杂乱无序的磁干扰而无法实施。针对这些问题,人们研究出基于复平面分析的金属材料焊逢涡流(电磁) 检测技术,在有防腐层的情况下,也可采用特殊的点式探头对焊缝表面进行快速扫描检测,这时提离效应对检测结果的影响很小，该方法今后研究发展前景广阔。

涡流现象及其应用检测试题(含答案和解释)

涡流现象及其应用检测试题(含答案和解释) 1.7 涡流现象及其应用每课一练（粤教版选修3-2） 1．(双选)下列哪些仪器是利用涡流工作的( ) A．电磁炉 B．微波炉 C．金属探测器 D．电饭煲答案AC 2．(双选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了( ) A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量答案BD 解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施． 3．下列关于涡流的说法中正确的是( ) A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢中不能产生涡流答案 A 解析涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的． 4．如图8所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( ) 图8 A．做等幅振动 B．做阻尼振动 C．振幅不断增大D．无法判定答案 B 解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动． 5．(双选)如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( ) 图9 A．2是磁铁，在1中产生涡流 B．1是磁铁，在2中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定答案AD 解析这是涡流的典 型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用．所以它能使指针很快地稳定下来． 6．如图10所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( ) 图10 A．先向左，后向右 B．先向左，后向右，再向左 C．一直向右 D．一直向左答案 D 解析根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去

涡流检测试题

第1页，共50页 1.对下述工件可采用涡流检测的是(d) a)铝合金锻件的热处理质量 b)碳钢的材料分选 c)导电材料的表面缺陷 d)以上都可以 2.在下面几个检测对象中指出能用涡流检测的对象（e） a.铝铸件表面裂纹 b.钢表面淬火硬度不均匀度 c.铸钢中心部位孔穴 d.钢焊缝的母材与熔敷金属界面 e.除c以外都可以 3.在下面几个检测对象中指出能用涡流检测的对象（d） a.金属表面涂层厚度的测定 b.钢的剩磁磁通密度的测定 c.碳钢钢种的鉴别 d.除b以外都可以 4.在下面几个检测对象中指出能用涡流检测的对象（e） a.有机玻璃管 b.铝管 c.石墨管 d.奥氏体钢管 e.除a以外都可以 5.涡流试验的原理是（Ｂ）:A．磁致伸缩；B．电磁感应；C．压电能量转换；D．磁通势 6.涡流检测技术可以用来测量（Ｄ）:A．涂层厚度；B．镀层厚度；C．薄板厚度；D．以上都是 7.涡流检测法最常用于(e):a)结构陶瓷材料 b)黑色金属材料 c)有色金属材料 d)石墨材料 e)B和 C 8.涡流检测的原理是(c):a)磁致伸缩 b)压电能量转换 c)电磁感应 d)电致伸缩 9.涡流检测的原理是(c):a)磁致伸缩 b)压电效应 c)电磁感应 d)磁畴转动 10.从原理上讲,下列材料中不能采用涡流检测的是(a):a)玻璃钢 b)工具钢 c)不锈钢 d)轴承钢 11.下面哪种频率产生的涡流渗透深度最大?(c):a)1MHz b)100Hz c)10KHz d)10MHz 12.用来描述试样与探头线圈之间距离变化引起电磁耦合变化所产生的影响的术语是（Ｄ） A．填充系数；B．边缘效应；C．端头效应；D．提离效应 13.用来描述在非常高的频率下涡流仅限于导体极薄外层流动的现象的术语是（Ａ） A．趋肤效应；B．高频滤波；C．低频滤波；D．以上任一个 14.IACS是下面哪一条的公认缩写？（Ｄ） A．感应交流电系统；B．感应激发比较系统；C．内加电流系统；D．国际退火铜单位制 15.表示阻抗的常用符号是：（Ａ）:A．Z；B．XL；C．R；D．Xc 16.表示电导率的常用符号是：（Ｂ）:A．μ；B．ρ；C．X1；D．R 17.表示磁导率的常用符号是：（Ａ）:A．μ；B．X1；C．ρ；D．R 18.材料中的磁感应强度常用什么表示？（Ｃ）:A．符号μ；B．符号φ；C．字母B；D．字母H 19.涡流试验线圈的磁化力通常用什么表示？（Ｄ）:A．符号μ；B．符号φ；C．字母B；D．字母H 20.将一个磁性材料放于加有磁化力（H）的区域中时，材料中的磁感应强度（B）是以哪种方式产生的？（Ａ）A．感应；B．传导；C．热传输；D．磁畴移动 21.界限频率fg是指试样内电磁场函数的自变量等于多大时的频率？（Ｂ）:A．6.25；B．1；C．0.37；D．0 22.特征频率fg是指试件内电磁场函数的自变量等于多大时的频率?(c)：a)0 b)1/e c)1 d)2 1/2 23.具有任何电导率和磁导率的矩形、圆柱形和球形等对称形材料的阻抗图已通过数学计算推导出来并通过实验得到验证。为了在相同的条件下对几何形状相似的所有试样进行试验，仅需要选择一个试验频率，使每一个试样的频率比f/fg均位于阻抗图的同圆点上。这个原理基于（Ｃ）:A．欧姆定律；B．基尔霍夫定律；C．相似性定律；D．以上都不是 24.线圈感抗的度量单位是（Ｂ）:A．欧姆；B．姆欧；C．亨利；D．高斯 25.材料周围的磁场强度H增大然后降低到零时，零件内磁感应强度B却不恢复到零。用来定义H恢复到零时的B值的术语（Ｂ）：A．矫顽力；B．剩磁；C．饱和值；D．磁滞损耗

涡流检测技术

1．什么叫无损检测？ 无损检测也称非破坏性试验( Non-Destructive Testing，NDT) ：指在材料、工件、设备及结构物不被破坏的前提下，利用它们的物理特性因缺陷的存在而发生变化的事实，测定其变化量，从而检出其内部是否存在缺陷，和缺陷的形状、位置、大小和严重程度和发展趋向，这一检测判断的整个过程称为无损检测。 2．什么叫涡流（Eddy-current）？ 当金属导体处在变化着的磁场中或在磁场中运动时，由于电磁感应 作用而在金属导体内产生的旋涡状流动电流。 3．什么叫阻抗（R resistance）—一能量损耗（Energy lost）？ 电流通过导体材料过程中，电荷在导体中移动将克服一定的阻力，即电阻（R）。导体材料的电阻使部分电能转化为热，损耗一定的能量。激励电流在线圈中流动，或感应电流在被测导体（工件）中流动都要损耗能量，不同试件因导电率、磁导率等影响因素各异，能量损耗的大小也不一样。 4．什么叫电抗（X reactance）—一能量存储（Energy stored）？ 当电流通过导体时，导体周围形成磁场，部分电能转化为磁场中的磁能，在一定条件下磁场的磁能可转变成感应电流。涡流检测中，除了自感现象以外，两个相邻的线圈间还有互感现象存在。无论自感电流，抑或互感电流所形成的磁场， 总要阻碍原电流增强或减弱，这就是感抗的作用。同理，电容 器对电压变化的阻碍作用称为容抗，感抗和容抗统称为电抗。 一般地说，磁性材料增强检测线圈的电抗，非磁性材料削弱检 测线圈的电抗。 5．涡流检测技术的特点是什么？ 涡流检测是一种应用较广泛的无损检测技术，是五大常规无损检测方法之一，该检测法具有如下技术特点： ①检测速度快，易于实现自动化。由于涡流检测的基本原理是电磁感应，涡流检测只适用于能产生涡流的导电材料。涡流检测线圈激励后所形成的电磁场实质是一种电磁波，具有波动性和粒子性，所以检测时传感器不需要接触工件，也不必在线圈与试件之间填充耦合

涡流检测的新应用

目前无损检测在新领域中的应用 利用电磁感应原理，通过检测被检测工件内感生涡流的变化来无损地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无损检测。在工业生产中，涡流检测是控制各种金属材料及少数非金属（如石墨、碳纤维复合材料等）及其产品品质的主要手段之一。与其他无损检测方法比较，涡流检测更容易实现自动化，特别是对管，棒和线材等型材有着很高的检测效果。下面介绍无损检测在一些新领域的应用： 厚度测量 厚度测量的应用主要有两个方面: 金属基体上膜层厚度的测量和金属薄板厚度的测量。非磁性金属上绝缘层厚度的测量, 是涡流测厚的一个重要应用领域。由于非磁性金属均为导电率较高的有色金属, 所以, 测量其表面绝缘层厚度实质上是测量探头线圈到基体金属的距离。为了抑制基体金属电导率变化对测量结果的影响, 一般都选用较高的检测频率, 此时, 基体电导率对电感分量的影响可以忽略, 而对电阻分量的影响仍较为显著。又由于电感分量主要受距离变化的影响。电阻分量主要受电导率变化的影响, 因此, 只要从电路上将探头阻抗变化信号的电感量取出, 再进行调零和校正, 就可测量出绝缘层厚度的变化。 当磁性金属表面覆盖有非磁性金属或绝缘层( 如钢件上的镀铬层或油漆层) 时, 同样可以利用电磁感应方法来测量其厚度。当线圈中通过激励电流时, 检测线圈和磁性基体之间建立了磁通路, 由于线圈和磁性基体之间间隙的变化( 即非磁性膜层厚度的影响) , 会改变磁路的磁阴, 并引起磁路中磁通量的变化, 因此, 只要通过检测线圈上感应电压的测量, 得出感应电压与间隙( 即膜厚) 的定量关系曲线, 再将其标记在指示仪表的表盘上, 以后便可直接从指示仪表上读出膜层的厚度。涡流法测量金属薄板厚度时, 检测线圈既可以采用反射法也可以采用透射法。反射法是探头的发射与接收线圈在被测体的同一侧, 所接收的信号是阻抗幅度变化信号, 材料厚度的变化对接收线圈阻抗变化呈非线性关系。因此, 要求在测量仪器内部实现非线性校正, 所以, 会产生较大的测量误差。透射法是根据探头线所产生的涡流场分布情况, 即在不同深度下涡流相位滞后程度随深度增加而增大, 根据接收信号与激励信号之间的相位差直接得到被测材料厚度值, 无需进行非线性校正。 涡流探伤

五大常规无损检测技术之一：涡流检测(ET)的原理和特点

五大常规无损检测技术之一：涡流检测（ET）的原理和特点 涡流检测（Eddy Current Testing），业内人士简称E T，在工业无损检测（Nondestructive Testing）领域中具有重要的地位，在航空航天、冶金、机械、电力、化工、核能等领域中发挥着越来越重要的作用。 涡流检测主要的应用是检测导电金属材料表面及近表面的宏观几何缺陷和涂层测厚。 涡流检测是五大常规无损检测技术之一，其他四种是：射线检测（Radiographic Testing）：射线照相法、超声检测（Ultrasonic Testing）：A型显示的超声波脉冲反射法、磁粉检测（Magnetic Particle Testing）、渗透检测（Penetrant Testing）。 按照不同特征，可将涡流检测分为多种不同的方法： （1）按检测线圈的形式分类： a）外穿式：将被检试样放在线圈内进行检测，适用于管、棒、线材的外壁缺陷。b）内穿式：放在管子内部进行检测，专门用来检查厚壁管子内壁或钻孔内壁的缺陷。 c）探头式：放置在试样表面进行检测，不仅适用于形状简单的板材、棒材及大直径管材的表面扫查检测，也适用于形状福州的机械零件的检测。

（2）按检测线圈的结构分类： a）绝对方式：线圈由一只线圈组成。 b）差动方式：由两只反相连接的线圈组成。 c）自比较方式：多个线圈绕在一个骨架上。 d）标准比较方式：绕在两个骨架上，其中一个线圈中放入已经样品，另一个用来进行实际检测。 （3）按检测线圈的电气连接分类： a）自感方式：检测线圈使用一个绕组，既起激励作用又起检测作用。 b）互感方式：激励绕组和检测绕组分开。 c）参数型式：线圈本身是电路的一个组成部分。 涡流检测原理 涡流检测，本质上是利用电磁感应原理。 无论什么原因，只要穿过闭合回路所包围曲面的磁通量发生变化，回路中就会有电流产生，这种由于回路磁通量变化而激发电流的现象叫做电磁感应现象，回路中所产生的电流叫做感应电流。 电路中含有两个相互耦合的线圈，若在原边线圈通以交流电1，在电磁感应的作用下，在副边线圈中产生感应电流2；反过来，感应电流又会影响原边线圈中的电流和电压的关系。如下图所示：

涡流检测试题讲课讲稿

涡流检测试题

第1页，共50页 1.对下述工件可采用涡流检测的是(d) a)铝合金锻件的热处理质量 b)碳钢的材料分选 c)导电材料的表面缺陷 d)以上都可以 2.在下面几个检测对象中指出能用涡流检测的对象（e） a.铝铸件表面裂纹 b.钢表面淬火硬度不均匀度 c.铸钢中心部位孔穴 d.钢焊缝的母材与熔敷金属界面 e.除c以外都可以 3.在下面几个检测对象中指出能用涡流检测的对象（d） a.金属表面涂层厚度的测定 b.钢的剩磁磁通密度的测定 c.碳钢钢种的鉴别 d.除b以外都可以 4.在下面几个检测对象中指出能用涡流检测的对象（e） a.有机玻璃管 b.铝管 c.石墨管 d.奥氏体钢管 e.除a以外都可以 5.涡流试验的原理是（Ｂ）:A．磁致伸缩；B．电磁感应；C．压电能量转换；D．磁通势 6.涡流检测技术可以用来测量（Ｄ）:A．涂层厚度；B．镀层厚度；C．薄板厚度；D．以上都是 7.涡流检测法最常用于(e):a)结构陶瓷材料 b)黑色金属材料 c)有色金属材料 d)石墨材料 e)B和C 8.涡流检测的原理是(c):a)磁致伸缩 b)压电能量转换 c)电磁感应 d)电致伸缩 9.涡流检测的原理是(c):a)磁致伸缩 b)压电效应 c)电磁感应 d)磁畴转动 10.从原理上讲,下列材料中不能采用涡流检测的是(a):a)玻璃钢 b)工具钢 c)不锈钢 d)轴承钢 11.下面哪种频率产生的涡流渗透深度最 大?(c):a)1MHz b)100Hz c)10KHz d)10MHz 12.用来描述试样与探头线圈之间距离变化引起电磁耦合变化所产生的影响的术语是（Ｄ） A．填充系数；B．边缘效应；C．端头效应；D．提离效应

涡流检测的技术

目录 涡流检测技术及进展 (2) 涡流检测自然裂纹与信号处理 (5) 压力容器列管涡流检测技术的研究 (9) 金属锈蚀的涡流检测 (11)

涡流检测技术及进展 1 引言 涡流检测是建立在电磁感应原理基础上的无损检测方法。如图1，已知法拉第电磁感应定律，在检测线圈上接通交流电，产生垂直于工件的交变磁场。检测线圈靠近被检工件时，该工件表面感应出涡流同时产生与原磁场方向相反的磁场，部分抵消原磁场，导致检测线圈电阻和电感变化。若金属工件存在缺陷，将改变涡流场的强度及分布，使线圈阻抗发生变化，检测该变化可判断有无缺陷。 随着微电子学和计算机技术的发展及各种信号处理技术的采用，涡流检测换能器、涡流检测信号处理技术及涡流检测仪器等方面出现长足发展。 2 涡流检测的信号处理技术 提高检测信号的信噪比和抗干扰能力，实现信号的识别、分析和诊断，以得出最佳的信号特征和检测结果。 2.1 信号特征量提取 常用的特征量提取方法有傅里叶描述法、主分量分析法和小波变换法。 傅里叶描述法是提取特征值的常用方法。其优点是，不受探头速度影响，且可由该描述法重构阻抗图，采样点数目越多，重构曲线更逼近原曲线。但该方法只对曲线形状敏感，对涡流检测仪的零点和增益不敏感，且不随曲线旋转、平移、尺寸变换及起始点选择变化而变化。 用测试信号自相关矩阵的本征值和本征矢量来描绘信号特征的方法称为主分量分析法，该方法对于相似缺陷的分辨力较强。

小波变换是一种先进的信号时频分析方法。将小波变换中多分辨分析应用到涡流检测信号分析中，对不同小波系数处理后，再重构。这种经小波变换处理后的信号，其信噪比会得到很大的提高。 2.2 信号分析 (1) 人工神经网络 人工神经网络的输入矢量是信号的特征参量，对信号特征参量的正确选择与提取是采用神经网络智能判别成功的关键。组合神经网络模型，采用分级判别法使网络输入变量维数由N2 降到N，网络结构大为简化，训练速度很快，具有较高的缺陷识别率和实用价值。 神经网络可实现缺陷分类，具有识别准确度高的优点，对不完全、不够清晰的数据同样有效。 (2) 信息融合技术 信息融合是对来自不同信息源检测、关联、相关、估计和综合等多级处理，得到被测对象的统一最佳估计。 涡流C 扫描图像的融合，将图像分解为多子带图像，并在转换区内采用融合算法实现图像融合。Ka Bartels等采用信噪比最优方法合并涡流信号，并用空间频率补偿方法使合并前高频信号变得模糊而低频信号变得清晰。Z Liu等利用最大值准则选择不同信号的离散小波变换系数，选取待融合系数的最大绝对值作为合并转换系数。因此融合信号可基于这些系数，利用逆小波变换来重构。小波变换可按不同比例有效提取显著特征。在融合信号过程中，所有信号的有用特征都被保存下来，因此内部和表面缺陷信息得到增强。 2.3 涡流逆问题求解 换能器检测到的信号隐含缺陷位置、形状、大小及媒质性质等信息，由已知信号反推媒质参数(电导率)或形状(缺陷)，属于电磁场理论中的逆问题。 为求解涡流逆问题，先要建立缺陷识别的数学模型，有形状规则的人工缺陷、边界复杂的自然缺陷、单缺陷和多缺陷等模型；在媒质类型方面，有复合材料和被测件表面磁导率变化等模型。 随着计算机技术发展，缺陷模型各种数值解法也获得进展。出现有限元法、矩量法和边界元法等。 3 涡流检测设备 美国的EM3300 和MIZ-20 为采用阻抗平面显示技术典型产品，而TM-128 型涡流仪是我国首台配有微机带有阻抗平面显示的涡流探伤仪。MFE-1三频涡流仪是我国研制的首台多频涡流检测设备。随后，国内研制成功多种类型的多频涡流检测仪，如EEC-35、EEC-36、EEC-38、EEC-39 和ET-355、ET-555、ET-556 等。 目前，我国在有限元数值仿真、远场涡流探头性能指标分析及检测系统的研制等方面取得研究成果，推出商品化远场涡流检测仪器，其中ET-556H和 EEC-39RFT 已用于化工炼油设备的钢质热交换管和电厂高压加热器钢管的在 役探伤。 今后涡流检测技术研发包括：完善换能器设计理论，研制性能更好的涡流检测换能器；研究缺陷大小形状位置深度的涡流定位技术和三维成像技术；研究并

涡流检测技术概述

涡流检测技术概述 涡流技术由于具有的很多优点而被广泛应用。首先，它是非接触检测，而且能穿透非导体的覆盖层，这就使得在检测时不需要做特殊的表面处理，因此缩短了检测周期，降低了成本。同时，涡流检测的灵敏度非常高。涡流检测按激励方式和检测原理的不同可以分为单频涡流、多频涡流、脉冲涡流、远场涡流等，下面对这些技术的发展简要的加以介绍。 传统的涡流采用单频激励的方式，主要来对表面及近表面的缺陷进行检测，根据被测材料及缺陷深度的不同，激励频率的范围从几赫兹到几兆赫兹不等，为 了得到良好的检测信号，激励线圈必须在缺陷的附近感应出最大的涡流，感应电 流的大小和激励频率、电导率、磁导率、激励线圈的尺寸和形状以及激励电流的 大小有关,通过测量阻抗或电压的变化来实现对缺陷的检测。然而，由于其它参数也很敏感，这就影响了对缺陷的检测。 为了克服单频涡流的缺点，1970 年美国人 Libby 提出了多频涡流的技术（Multi-frequency Eddy Current, MFEC），多频涡流是同时用几个频率信号激励探头，较单频激励法可获取更多的信号，这样就可以抑制实际检测中的许多干扰因素，如热交换管管道中的支撑板、管板、凹痕、沉积物、表面锈斑和管子冷加工产生的干扰噪声，汽轮机大轴中心孔、叶片表面腐蚀坑、氧化层等引起的电磁噪声，以及探头晃动提离噪声等。理论与实践表明，被测工件的缺陷和上述干扰因素对不同频率的激励信号各有不同的反应，可反应出不同的涡流阻抗平面。利用这一原理，用两个（或多个）不同频率的正弦波同时激励探头，然后由两个（或多个）通道分别进行检波、放大和旋转等处理，此后，通过多个混合单元的综合运算，就可以有效的去除信号干扰，准确的获取缺陷信号。但是，多频涡流只能提供有限的检测数据，很难以可视化的方式实现对缺陷的成像检测。 70 年代中后期，脉冲涡流技术（Pulsed Eddy Current, PEC）在世界范围内得到广泛的研究，PEC最早由密苏里大学的Waidelich在20世纪50年代初进行研究，脉冲涡流的激励电流为一个脉冲，通常为具有一定占空比的方波，施加在探头上的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试件中传播，根据电磁感应原理，此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁场，随着感生磁场的衰减，检测线圈上

涡流检测基本原理

涡流检测基本原理 发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:50浏览次数：：76 涡流检测是许多NDT（无损检测）方法之一，它应用―电磁学‖基本理论作为导体检测的基础。涡流的产生源于一种叫做电磁感应的现象。当将交流电施加到导体，例如铜导线上时，磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁场。涡流就是感应产生的电流，它在一个环路中流动。之所以叫做―涡流‖，是因为它与液体或气体环绕障碍物在环路中流动的形式是一样的。如果将一个导体放入该变化的磁场中，涡流将在那个导体中产生，而涡流也会产生自己的磁场，该磁场随着交流电流上升而扩张，随着交流电流减小而消隐。因此当导体表面或近表面出现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，将影响到涡流的强度和分布，从而我们就可以通过一起来检测涡流的变化情况，进而可以间接的知道道题内部缺陷的存在及金属性能是否发生了变化。 涡流作为一种NDT工具的一大优点是它能够做多种多样的检查和测量。在适当的环境下，涡流可以用于： 1、裂缝、缺陷检查 2、材料厚度测量 3、涂层厚度测量 4、材料的传导性测量 涡流检测的优越性主要包括： 1、对小裂纹和其它缺陷的敏感性 2、检测表面和近表面缺陷速度快，灵敏度高 3、检验结果是即时性的

4、设备接口性好 5、仅需要作很少的准备工作 6、测试探头不需要接触被测物 7、可检查形状尺寸复杂的导体 无损检测－声脉冲 发布者：：IDEA 发布时间：：2009-11-20 09:48浏览次数：：19 1．什么叫声脉冲？ 由一串声波所形成的脉冲。 2．简述声脉冲检测的原理。 当一串声波沿管子传播时，如果遇到管子存在开口、孔洞、鼓胀、凹陷、裂缝、内部腐蚀和沉积 等，就会有反射波返回发射端，由于声波的传播速度是固定的，通过计算机系统的处理，便可以准确地 得到管子发生异常的具体位置。 3．简述声脉冲检测的应用范围。 声脉冲快速检漏仪适用于有色金属、黑色金属和非金属管道的快速检漏。如电站高、低加，冷凝器 管，锅炉四管；化工厂的热交换管；酒楼大厦中央空调器管的在役检漏等，4．声脉冲检测的特性是什么？ ①在役管道高速检漏，可达每小时500～1000根管子； ②管子材质不限，铁磁非铁磁性或非金属管均宜； ③直管、弯管、缠绕管均宜； ④可快速发现存在于管子上的穿透性缺陷等； ⑤实时记录检测波形，便于下次检测时回放比较。 5．声脉冲检测仪器的技术特性有哪些？ □增益范围0 ~ 48dB , 步长0.5 dB □观察长度（2~50M）及管径（10 ~ 100MM）

涡流检测题库

二级试题 G001．涡流检测的最基本根源是基于物体的： A．导磁体B．传光性C．导电性D．传声性 G002．从原理上讲，下列材料中可采用涡流检测的是： Ａ．玻璃B．陶瓷C．水晶D．石墨 G003．从原理上讲，下列材料中不能采用涡流检测的是： Ａ．玻璃钢B．不锈钢C．工具钢D．轴承钢 G004．涡流检测技术主要适应于导电材料的： Ａ．中心探伤B．内部探伤C．表面及近表面探伤D．整体探伤G005．对金属圆棒材，涡流探伤较难探出的是： Ａ．表面裂纹B．近表面夹杂C．棒材中心小缩孔D．以上都是G006．为了区分各种因素对涡流的影响，在涡流探伤仪中应特别重视：Ａ．信号放大B．信号处理C．信号显示D．信号报警G007．涡流技术能适应导电材料探伤的温度是： Ａ．常温（-10~+40℃）Ｂ．高温（+800~1200℃） Ｃ．中温（+100~800℃）Ｄ．以上均可 G008．对截面材料为三角形、六角形、正方形等导电异形体，涡流探伤：Ａ．全不能采用Ｂ．全能采用 Ｃ．某一种能采用Ｄ．有两种能采用 G00 9．再通有交变电流的线圈中放入导电试件时，则在试件中就会有涡流：Ａ．感应出Ｂ．反射出Ｃ．扩散出Ｄ．激发出G010．在涡流探伤中，试件中感生出的涡流方向是： Ａ．增加激励磁场的变化Ｂ．阻碍激励磁场变化 Ｃ．与激励磁场变化无关Ｄ．与激励场强绝对值有关 G011．金属线材在进行涡流探伤时，一般采用的探头型式是： Ａ．混合式Ｂ．穿过式Ｃ．旋转式Ｄ．扫描式 G012．用涡流点探头进行涡流探伤，能适应于： Ａ．金属细丝Ｂ．钢丝绳Ｃ．方坯内部Ｄ．板材表面 G013．已装于冷凝器中的铜管如采用涡流探伤，应选用的探头型式是：Ａ．扇形Ｂ．穿过式Ｃ．点式Ｄ．内插式 G014．钢、铜、铝三种金属的导电率应符合如下关系： Ａ．δ 钢>δ 铜 >δ 铝 Ｂ．δ 铝 >δ 铜 >δ 钢 Ｃ．δ 铜>δ 铝 >δ 钢 Ｄ．δ 钢 >δ 铝 >δ 铜 G015．钢、铜、铝三种金属的电阻率应符合如下关系： Ａ．ρ 钢>ρ 铝 >ρ 铜 Ｂ．ρ 铜 >ρ 铝 >ρ 钢 Ｃ．ρ 铝>ρ 钢 >ρ 铜 Ｄ．ρ 钢 >ρ 铜 >ρ 铝 G016．材料的电阻率和导电率的关系是： Ａ．成正比Ｂ．成反比Ｃ．无关系Ｄ．相等 G017．在涡流探伤时，既有涡流磁场存在，也存在磁畴形成的自发磁场的材料是：Ａ．有色金属Ｂ．稀有金属Ｃ．铁磁金属Ｄ．贵金属 G018．铁磁材料的磁导率μ可用下述公式计算： Ａ．μ=HB Ｂ．μ=B/H Ｃ．μ=H/B Ｄ．μ=H+B G019．钢材中的磁导率μ的数值是： Ａ．恒定值Ｂ．1 Ｃ．一个随磁场强度变化的变量Ｄ．0 G020．紫铜的相对磁导率μr是： Ａ．0 Ｂ．无穷大Ｃ．约为1 Ｄ．无穷小

涡流探伤原理知识讲解

涡流探伤原理

涡流无损检测原理 最佳答案 涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素（如电导率、磁导率、形状，尺寸和缺陷等）的变化，会导致涡流的变化，利用这种现象判定导体性质，状态的检测方法，叫涡流检测。 至于区别，每一种检测方法都有它的局限性，要根据被检工件来选择检测方法，涡流检测适用于导电材料的金属表面缺陷检测，一般都用来检测小管子的，出场的时候都要检测的。 涡流检测的特点（Eddy-current testing) ET是以电磁感应原理为基础的一种常规无损检测方法，使用于导电材料。 一、优点 1、检测时，线圈不需要接触工件，也无需耦合介质，所以检测速度快。 2、对工件表面或近表面的缺陷，有很高的检出灵敏度，且在一定的范围内具有良好的线性指示，可用作质量管理与控制。 3、可在高温状态、工件的狭窄区域、深孔壁（包括管壁）进行检测。 4、能测量金属覆盖层或非金属涂层的厚度。 5、可检验能感生涡流的非金属材料，如石墨等。

6、检测信号为电信号，可进行数字化处理，便于存储、再现及进行数据比较和处理。 二、缺点 1、对象必须是导电材料，只适用于检测金属表面缺陷。 2、检测深度与检测灵敏度是相互矛盾的，对一种材料进行ET时，须根据材质、表面状态、检验标准作综合考虑，然后在确定检测方案与技术参数。 3、采用穿过式线圈进行ET时，对缺陷所处圆周上的具体位置无法判定。 4、旋转探头式ET可定位，但检测速度慢。 涡流检测是运用电磁感应原理，将载有正弦波电流激励线圈，接近金属表面时，线圈周围的交变磁场在金属表面感应电流（此电流称为涡流）。也产生一个与原磁场方向相反的相同频率的磁场。又反射到探头线圈，导致检测线圈阻抗的电阻和电感的变化，改变了线圈的电流大小及相位。因此，探头在金属表面移动，遇到缺陷或材质、尺寸等变化时，使得涡流磁场对线圈的反作用不同，引起线圈阻抗变化，通过涡流检测仪器测量出这种变化量就能鉴别金属表面有无缺陷或其它物理性质变化。涡流检测实质上就是检测线圈阻抗发生变化并加以处理，从而对试件的物理性能作出评价。

各常用电磁无损检测方法原理,应用,优缺点比较

一普通涡流检测 1原理 涡流检测是以电磁感应为基础，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现其缺陷的无损检测方法。当载有交变电流的试验线圈靠近导体试件时，由于线圈产生的交变磁场的作用感应出涡流，涡流的大小，相位及流动形式受到试件性能和有无缺陷的影响，而涡流产生的反作用又使线圈阻抗发生变化，因此，通过测定线圈阻抗的变化，就可以推断被检试件性能的变化及有无缺陷的结论。 2发展 1涡流现象的发现己经有近二百年的历史。奥斯特(Oersted、安培(Ampere ) , 法拉弟(Faraday、麦克斯韦(Maxwell)等世界著名科学家通过研究电磁作用实 验，发现了电磁感应原理，建立了系统严密的电磁场理论，为涡流无损检测奠定 了理论基础[l]。1879年，体斯(Hughes)首先将涡流检测应用于实际一一判断不 同的金属和合金，进行材质分选。自1925年起，在美国有不少电磁感应和涡流检测仪获得专利权，其中，Karnz直接用涡流检测技术来测量管壁厚度;Farraw首次 设计成功用于钢管探伤的涡流检测仪器。但这些仪器都比较简单，通常采用60Hz , 110V的交流电路，使用常规仪表(如电压计、安培计、瓦特计等)，所以其工作 灵敏度较低、重复性较差。二战期间，多个工业部门的快速发展促进了涡流检测 仪器的进步。涡流检测仪器的信号发生器、放大器、显示和电源装置等部件的性 能得到了很大改进，问世了一大批各种形式的涡流探伤仪器和钢铁材料分选装置，较多地应用于航空及军工企业部门。当时尚未从理论和设备研制中找到抑制干扰 因素的有效方法，所以，在以后很长一段时间内涡流检测技术发展缓慢。 直到1950年以后，以德国科学家福斯特(Foster)博士为代表提出了利用阻

涡流检测通用工艺规程

涡流检测通用工艺规程 1 总则 1.1 适用范围 本通用工艺规定了承压设备涡流检测方法及质量分级要求，适用于承压设备用导电性金属材料和焊接接头表面及近表面缺陷检测。 1.2 引用标准、规程、法规 GB/T 5126 铝及铝合金冷拉薄壁管材涡流探伤方法 GB/T 5248 铜及铜合金无缝管涡流探伤方法 GB/T 7735 钢管涡流探伤检验方法 GB/T 12604.6 无损检测术语涡流检测 GB/T 14480 涡流探伤系统性能测试方法 JB/T4730.1 承压设备无损检测第1部分：通用要求 2 一般要求 2.1 检测系统 2.1.1 涡流检测系统一般包括涡流检测仪、检测线圈及辅助装置（如磁饱和装置、机械传动装置、记录装置、退磁装置等）。 2.1.2 涡流检测系统应能以适当频率的交变信号激励检测线圈，并能够感应和处理检测线圈对被检测对象电磁特性变化所产生的响应。 2.1.3 涡流检测系统性能应满足本部分及相关标准要求，有关仪器性能的测试项目与测试方法参照GB/T 14480等的有关要求进行。 2.1. 3.1 检测能力应满足产品验收标准或技术合同确定的要求。 2.1. 3.2 对管材相同尺寸人工缺陷响应的周向灵敏度差应不大于3dB。 2.1. 3.3 端部检测盲区应满足产品验收标准或技术合同的有关要求。 2.1. 3.4 检测系统的缺陷分辨力一般应优于30mm，如果产品验收标准或技术合同另有明确要求，按产品验收标准或技术合同规定执行。 2.1. 3.5 检测仪器应具有可显示检测信号幅度和相位的功能，仪器的激励频率调节和增益范围应满足检测要求。 2.1.4 检测线圈的形式和有关参数应与所使用的检测仪器、检测对象和检测要求相适应。 2.1.5 磁化装置应能连续对检测线圈通过的被检件或其局部进行饱和磁化处理。若被检件不允许存在剩磁，磁化装置还应配备退磁装置，该装置应能有效去除被检件的剩磁。 2.1.6 机械传动装置应能保证被检件与检测线圈之间以规定的方式平稳地作相对运动，且不应造成被检件表面损伤，不应有影响检验信号的振动。 2.1.7 记录装置应能及时、准确记录检测仪器的输出信号。 2.1.8 在下列情况下，应使用对比试样对涡流检测设备的灵敏度进行检查和复验： a）每次检测开始前和结束后；

涡流检测有哪些新技术(作业)

涡流检测新技术及其应用 孙章鹏 （机械电子工程081班，200800384106） 1 涡流检测技术概述 涡流探伤技术是常规无损探伤技术之一，现多频涡流、脉冲涡流及低频涡流等探伤方法已得到成功应用。一些国家还制定并实施了各种涡流探伤标准。我国从60年代中期开始研究此项技术，70年代中期发展较快，到80年代已能研制成套的涡流探伤仪器设备，并制定了探伤标准。目前，我国涡流探伤技术已应用于冶金、机械、航空、航天、电力、化工、军用及民用各个部门，其作用与应用范围日趋扩大。到本世纪末，包括涡流探伤、超声探伤在内的无损探伤技术的设备市场需求量平均年增长率将达到6.2%，预计亚洲国家最高年增长率可达到7.9%，充分显示出涡流探伤技术应用发展的前景。 2 涡流检测技术的应用领域 涡流检测技术是一项应用广泛、方兴未艾的无损检测技术，具有超声、射线及其他无损探伤技术所不可替代的独特作用。本质上属于物理检测的范畴，是多种技术方法的综合集成，已成为以电磁学为基础，以电子学、机械学、计算机、自动控制乃至化学等学科为手段的交叉学科技术，其高新技术含量不断提高。 （1）工业上的一般应用；按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过式、探头式和插入式线圈3种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内径略大于被检物件，使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过，可发现裂纹、夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传送的机械装置）、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。 （2）涡流检测技术也广泛的应用于航空、航天领域中金属构件的检测；用于电站（火电厂、核电站）、石油化工（油田、炼油厂、化工厂）等领域的有色和

简述涡流检测技术.doc

涡流检测技术 什么是无损检测？ nondestructive testing，NDT，在不损伤构件性能和完整性的前提下，检测构件金属的某些物理性能和组织状态，以及查明构件金属表面和内部各种缺陷的技术。 名词解释： 端部效应：在涡流检测中，由于工件的几何形状（边缘）急剧改变而引起邻边磁场和涡流干扰，将掩盖着一定范围的缺陷的检出。这种现象称之为端部效应。由于端部效应的存在，在钢管探伤时，当管子的端部（头和尾）进入或离开检测线圈时，对于位于靠近管子端部的缺陷，将失去灵敏度，管子端部通常存在着一段肓区。 阻抗：阻抗是用来评估电子元件特性的一个参数。阻抗的定义是元件在既定频率下对交流电的总对抗作用。 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，回路中就会产生感应电流，这种现象叫 /Dt此做电磁感应现象。回路中产生的感应电动势Ei等于所包围面积中磁通量Φ随时间变化的负值，Ei=D r 负值表明闭合回路中感应电流所产生的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通的变化，这个方程称为法拉第电磁感应定律。 自感应：当线圈中通以交变电流I时，其所产生的交变磁通量也将在本线圈中产生感应电动势，此现象称 =L*Di/Dt(L为自感电动势。 为自感现象，产生的感应电动势称为自感电动势E L 互感应：当两个线圈相互靠近，线圈中分别流过交变电流I1和I2的情况下，由线圈1中电流I1所引起的变化的磁场通过线圈2时会在线圈2中产生感应电动势；同样，线圈2中电流I2所引起的变化的磁场通过线圈1时会在线圈1中产生感应电动势，这种两载流线圈相互激起感应电动势的现象称为互感现象. 增益：是无线组成部件中电压或功率的增加。是表征涡流探伤灵敏度的参数之一。 耦合：耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。 磁力线：在磁场中画一些曲线，用（虚线或实线表示）使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同（且磁感线互不交叉），这些曲线叫磁感线。磁感线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。 集肤效应 趋肤效应和趋肤深度 直流电在导体内流过时，它在导体横截面上的电流密度分布基本上是均匀的，但是当交流电在导体内流过时，它在导体横截面上的电流分布是不均匀的。表面层电流密度最大，愈进入导体中心其电流分布随着距离表面的浓度增加而衰减，此种现象称为交流电的趋肤效应。即涡流检测中感应出的涡流集中在靠近激励线圈的材料表面附近的现象。涡流密度随着距离表面的距离增加而减小。交流电在导体横截面上的电流密度分布是按指数函数规律衰减的，即： 式中：Io--表面电流密度，安培/米2 ；I--距表面深度δ处的电流密度，安培/米2；μ--导体的磁导率，亨利/米；σ--导体的电导率，1/ 欧姆?米；f--频率，赫芝；δ--趋肤深度，米；e--自然对数的底，e = 2.718 ……； 趋肤效应的大小是以趋肤深度δ来描述，即电流密度减少到表面电流密度的1/e =37% 时的密度，就是：当I／Io = I／e = e -1 时，则 上式表明，趋肤深度δ是与频率f的平方根成反比，f愈大则δ愈小。在涡流检测中，工件的电导率和磁导率是不变的，唯一可改变的是激励电流的频率，因此，通过改变电流的频率即可检测出不同深度的缺陷。在实际涡流探伤时，由于探伤工艺的需要，上式的物理意义有所变化。如导体的磁导率μ用相对于磁导率

涡流检测基本原理

涡流检测基本原理 发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:50 浏览次数：：76 涡流检测是许多NDT （无损检测）方法之一，它应用“电磁学” 基本理论作为导体检测的基础。涡流的产生源于一种叫做电磁感应的现象。当将交 流电施加到导体，例如铜导线上时，磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁 场。涡流就是感应产生的电流，它在一个环路中流动。之所以叫做“涡流”，是因 为它与液体或气体环绕障碍物在环路中流动的形式是一样的。如果将一个导体放入 该变化的磁场中，涡流将在那个导体中产生，而涡流也会产生自己的磁场，该磁场 随着交流电流上升而扩张，随着交流电流减小而消隐。因此当导体表面或近表面出 现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，将影响到涡流的强度和分布，从而 我们就可以通过一起来检测涡流的变化情况，进而可以间接的知道道题内部缺陷的 存在及金属性能是否发生了变化。 涡流作为一种NDT 工具的一大优点是它能够做多种多样的检查和测量。在适当的 环境下，涡流可以用于: 涡流检测的优越性主要包括： 1、 对小裂纹和其它缺陷的敏感性 2、检测表面和近表面缺陷速度快，灵敏度高 3、检验结果是即时性的 4、设备接口性好 5、仅需要作很少的准备工作 6、测试探头不需要接触被测物 7、可检查形状尺寸复杂的导体 C6ridudiV4 MAUrel 1、 裂缝、缺陷检查 2、 材料厚度测量 3、 涂层厚度测量 4、 材料的传导性测量 CnI ￡ wjneflls Coils fna^ntltc field E 曲y currtnrs V.

无损检测－声脉冲 19 发布者：：IDEA 发布时间：：2009-11-20 09:48 浏览次数： 1．什么叫声脉冲？ 由一串声波所形成的脉冲。 2．简述声脉冲检测的原理。 当一串声波沿管子传播时，如果遇到管子存在开口、孔洞、鼓胀、凹 陷、裂缝、内部腐蚀和沉积等，就会有反射波返回发射端，由于声波的传播速度是固定的，通过计算机系统的处理，便可以准确地得到管子发生异常的具体位置。 3．简述声脉冲检测的应用范围。 声脉冲快速检漏仪适用于有色金属、黑色金属和非金属管道的快速检漏。 如电站高、低加，冷凝器管，锅炉四管；化工厂的热交换管；酒楼大厦中央空调器管的在役检漏等， 4．声脉冲检测的特性是什么？ ①在役管道高速检漏，可达每小时500?1000根管子; ②管子材质不限，铁磁非铁磁性或非金属管均宜; ③直管、弯管、缠绕管均宜;

电涡流传感器在硬币监测中的应用

电涡流传感器在硬币识别中的应用 电管11-1 吴木木 摘要：在对常见的假硬币特性参数测量和研究的基础上，针对我国硬币直径、厚薄、质量以及材质均不同的现状，提出采用低频透射式电涡流传感器设计硬币识别系统的方案。方案中对电涡流传感器的电路、结构进行了分析，对识别系统进行了设计。基于这种方案设计的硬币识别器性价比高，可应用于预付费无人值守产品中，具有良好的发展前号。 关键词：硬币识别电涡流传感器低频透射性价比 一引言 硬币在日常生活中扮演着重要角色。面对庞大的硬币流通量，硬币的高效检测是一项非常有意义的工作。自动售货机、无人售票公交车、投币电话等需要对硬币进行实时识别。随着假币的出现，硬币真假判别也成为一个亟待解决的问题。现阶段对假币进行有效鉴别的方法主要有图像比对法、称质量法和涡流传感器检测法。图像法处理速度较慢、硬件成本高、不易做到实时性，且对脏污币不能有效检测，称质量法也很少单独使用。采用涡流传感器检测硬币真伪凭着结构简单、成本低、非接触实时测量等优点而得到广泛应用。针对我国硬币大小、厚薄、质量以及材质均不同的现状，基于电涡流传感器原理提出硬币识别系统的软硬件设计方案。 二电涡流传感器的工作原理与设计 2.1电涡流传感器工作原理 前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗）,这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几 何尺寸、电流频率以及头部线圈到金 属导体表面的距离等参数有关。 通常假定金属导体材质均匀且性 能是线性和各项同性，则线圈和金属 导体系统的物理性质可由金属导体的 电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、 头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则 线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到 控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z 就成为距离D的单值函数，虽然它整 个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线 路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即 头部体线圈与金属导体的距离D的变 化转化成电压或电流的变化。输出信 号的大小随探头到被测体表面之间的 间距而变化，电涡流传感器就是根据

涡流检查习题集

《电磁检测技术》课程组编 南昌航空大学自动化学院测控技术与仪器系 2007年2月 一、判断：（在题括号内正确划“√”，错误划“×”） 1、涡流检测基于电磁感应的原理。（） 2、涡流检测中的电磁场属于稳恒电磁场。（） 3、在分析涡流场时是将波动方程中位移电流项忽略而得到导体中的涡流方程式。（） 4、当平面电磁场作用于半无限平面导体，随着深入导体距离的增加，磁场幅值做指数衰减， 相位滞后。 （） 5、涡流进入导体后衰减因子为。（） 6、在平面电磁场作用于半无限平面导体的模型中，涡流和磁场的衰减规律是一致的。（） 7、涡流（或磁场）的渗透（趋肤）深度是指它们对导体作用的一种深度的描述。 （） 8、涡流渗透深度是指涡流在导体中能够达到的深度。（） 9、涡流渗透深度是衰减因子的倒数。（） 10、涡流渗透深度的表达式是 （） 式中：f：涡流的试验频率； μr：导体的相对磁导率； σ：导体的电导率s/m。 11、在由载流螺管线圈的电磁场作用于穿过线圈的导电圆柱体模型中，涡流、磁场的衰减 是沿着导体 的半径方向。 （） 12、在穿过式的模型中磁场和涡流的衰减是一致的。（） 13、在穿过式的模型中导体轴线上的涡流密度恒为零。（） 14、在涡流检测中，涡流频率f、电导率σ、磁导率μr越大，涡流、磁场的渗透深度也越大。 （） μσ πf σ μ δ r f / 503 =

15、涡流检测中其他条件不变，频率增大则趋肤效应越显著。（） 16、涡流检测只适用于顺磁性材料。（） 17、在相同激励条件下，铁磁材料饱和后其趋肤效应比铜显著。（） 18、涡流检测中，其它条件不变，电阻率增大则涡流渗透深度也增大。（） 19、电导率的国际退火铜标准单位以（％IACS）表示，它与国际单位制（MS/m）的换算 关系： 1MS/m=1. 7241％ IACS。 （） 20、涡流检测中涡流的磁场和方向总是与产生它的激励磁场反向的。（） 21、穿过式线圈对管棒材上的周向裂纹非常敏感。（） 22、放置式线圈的提离效应可以用来测量金属板厚。（） 23、电流通过线圈电感元件，电流波形将超前电压波形π/2。（） 24、试验线圈的感抗用XL=2πfL计算。（） 25、折合阻抗是将线圈受到的电磁感应影响以阻抗的形式表达。（） 26、视在阻抗是线圈自身阻抗与折合阻抗之和。（） 27、涡流检测中的有效磁导率是指工件检查过程中的真实磁导率。（） 28、涡流检测中的特征频率fg是一个只与试件参数有关而与试验频率完全无关的一个量。 （） 29、涡流检测中的复电压平面图、复阻抗平面图、复有效磁导率平面图是完全等效的。（） 30、以穿过式线圈检查圆柱导体，只要频率比f/fg相同，则圆柱体内的磁场和涡流分布规 律也相同。 （） 31、如果f/fg相同，两几何相似的不连接将引起相同的涡流效应和有效磁导率变化。（） 32、管材的特征频率fg和圆柱体fg都按同一公式计算。（） 33、填充系数η为1时检测灵敏度最高，η减小则灵敏度随之降低。（） 34、放置式线圈的归一化阻抗图并不具有通用性。（） 35、电导率测量时，试件厚度应达到渗透深度以上，否则会产生误差。（） 36、涡流检测线圈必须具有产生电磁场（激励）和拾取涡流信号（检测）两项功能。（） 37、涡流检测线圈可以是一个，也可以是两个甚至多个线圈组成。（） 38、线圈的电感值与其匝数成正比。（） 39、线圈的电感值与其横断面积成正比。（） 40、差动式线圈是以两个信号的差异作为输出的。（）