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涡流检查习题集

涡流检查习题集
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。()

41、电差式检测线圈具有一个激励线圈和二个检测线圈。()

42、磁差式线圈具有二个激励绕组和一个检测绕组。()

43、相位分析法是通过检测信号(S)和干扰信号(N)在相位上的差异来抑制干扰信号的。

()

44、相位分析中要求检测信号和干扰信号相位差越小则检测效果越好。()

45、不平衡电桥法是一种相位分析方法。()

46、高频滤波器可以抑制不希望有的高频谐波。()

47、涡流检测是一种多功能的检测方法。()

48、涡流探伤仪可以用作材质试验。()

49、涡流导电仪对试件上的缺陷没有反应。()

50、涡流方法可以用作机械构件的位移、振动等的测量。()

51、利用放置式线圈的板厚效应可以测量金属板上的涂、镀层厚度。()

52、非磁性材料的材质试验是以电阻率作为评判依据的。()

53、金属材料的淬火状态通常以退火状态电阻率小。()

54、纯金属材料中的杂质含量越高,则电导率越小。()

55、铁磁材料的磁效应往往比电导率效应要大的多。()

56、涡流检测中对硬磁材料检测时要进行磁饱和。()

57、多频涡流法可以实现多个参数分离,实现多功能的检测。()

58、多频涡流中坐标旋转消元法基于相位分析的原理。()

59、为了消除多个干扰信号,坐标旋转法可以多次使用。()

60、高斯消元法是将多频信号列为线性方形组求解消除干扰信号的。()

61、坐标旋转法和高斯消元法是两种独立的消元方法,不可组合使用。()

62、远场涡流检测技术是一种低频涡流试验方法。()

63、远场涡流技术中,灵敏度对激励和检测线圈的间距变化、提离、探头摆动几乎没有反

应。()

64、涡流检测中检测线圈归一化阻抗的单位是欧姆。()

65、点式探头线圈通常是绕制在铁氧体芯棒上。()

66、涡流探伤灵敏度是以能检测的最小缺陷尺度来描述的。()

67、当涡流探头接近非铁试件时,线圈的阻抗幅值将增大。()

68、为保证涡流导电率试验的灵敏度,应将频率比f/fg选择在阻抗曲线上视在电阻最大位

置的一段频段上。()

69、涡流探伤前应以刻有性能校准伤的对比试件检查仪器的性能。()

70、穿过式线圈缺陷信号周向灵敏度差通常不应超过3dB。()

71、当涡流线圈接近铁磁材料时,线圈复电压幅值将下降。()

72、涡流检测中有效磁导率μeff的实部和虚部仅取决于频率比f/fg。()

73、以含有标准人工缺陷校准仪器的涡流探头型式称为标准比较式。()

74、在对比试件纵向不同位置上加工周向120°均布的三个完全一致的通孔伤是为测试钢管

涡流探伤系统的周向灵敏度差。

( )

75、探伤设备的分辨力是指仪器能够分辨的单个缺陷的最小尺寸。 ( ) 76、在役热交换管的检测一般采用穿过式线圈。

( ) 77、相同材质的金属棒材,直径大的特征频率fg 也大。 ( ) 78、随着f/fg 的增大,有效磁导率实部μeff 实单调下降。

( ) 79、用涡流方法检测铁磁材料时必须进行磁饱和。 ( ) 80、磁畴结构存在于所有金属材料中。

( )

二、 选择题:(将正确答案的代号填入题后括号里)

1、电涡流由电磁感应产生,在下述的不同磁场和静止在磁场内的试件组合中会感生涡流的

是:( )

A. 时谐磁场和钢

B. 时谐磁场与有色金属

C. 脉冲磁场与陶瓷

D. 稳恒磁场和复合材料

2、下述表达式中用以表达试件内的涡流渗透方程式是

( )

A. B.

C. D.

3、涡流试验中涡流渗透深度δ受下述因素中多个因素的影响,其中与δ无关的是:( )

A. 磁导率

B. 电阻率

C. 试验频率

D. 探头与试件的间距 4、涡流试验其他条件不变,频率提高到原来的4倍,涡流渗透深度δ将为 ( ) A.δ原的2倍 B. δ原的4倍 C. δ原的1/2 D. δ原的1/4 5、涡流试验中试件表面磁场强度、涡流密度大,而随着深度增大而迅速衰减的现象称为

( )

A. 集肤效应

B. 巴克豪森效应

C. 板厚效应

D. 表面张力

6、在试验频率一定的情况下,下列哪种材料中涡流的渗入深度最大?

( )

A. 铝(35%IACS 电导率)

B. 黄铜(15%IACS 电导率)

C. 铜(95%IACS 电导率)

D. 铜(100%IACS 电导率)

7、涡流试验影响因素很多,下述诸多因素中不能影响涡流的是:

( ) A. 裂纹 B. 材质

C. 磁导率

D. 黑度

E. 形状

F. 润湿性

8、涡流检测是一种多功能的检测方法,下述应用例中涡流检测不能选用的是:( ) A. 表面缺陷检测 B. 热处理状态鉴别 C. 化学成分分析

D. 内部缺陷检测

E. 位移测量

9、线圈感抗的度量单位是:

( )

A. 欧姆

B. 亨利

C. 高斯

D. 法拉

?

?

=?H j H ωμσ2?

?

=?J

j J ωμσ2?

?

=?H

j E ωμσ2?

-=?H

j xE ωμσ

10、当试验频率提高时,空载线圈的阻抗:()

A. 增大

B. 减小

C. 不变

D. 无一定规律

11、当试验频率提高时,空载线圈的归一化阻抗将()

A. 增大

B. 减小

C. 不变

D. 无一定规律

12、以下的描述中不是涡流检测特点的是:()

A. 表面检测灵敏度高

B. 检测速度快

C. 需要耦合介质

D. 易于实现自动检测

13、以下的描述中不是涡流检测局限性的是:()

A. 不适用于逆磁性材料

B. 不适用于非导体

C. 缺陷定量定性难

D. 不适用于试件的内部检测

14、以下关于线圈阻抗归一化的描述,其中不正确的是:()

A. 归一化电阻是以线圈负载和空载时电阻的增量除以空载线圈的感抗

B. 归一化电抗是以负载时线圈的电抗除以空载时的电抗

C. 它消除了线圈自身电阻和电感的影响,为涡流检测通用性提供参考依据

D. 它剔除了某些干扰信号

15、以下对于涡流检测中有效磁导率μeff的叙述中不正确的是:()

A. 有效磁导率是磁化过程中的真实磁导率

B. μeff是贝塞尔方程解的一种形式

C. μeff适用于磁性和非磁性金属材料

D. μeff不是一个常数,它是试件电磁特性和几何尺寸的函数

16、下述关于涡流检测中特征频率fg 的描述中不正确的是: ()

A. fg是由工件电磁特性、几何尺寸决定的一个固有特征值

B. fg是使贝塞尔函数中虚宗量的模为1 时的频率值

C. 它是一个无量纲的量

D. 频率比f/fg是线圈阻抗平面图中的一个重要参变量

17、涡流被检试件其它条件不变,直径增大一倍,则fg 将会: ()

A. 增大一倍

B. 减小1/4

C. 减小1/2

C. 减小3/4 E. 增大1/2

18、涡流检测中频率比f/fg 是: ()

A. 涡流试验频率数值

B. 涡流试验中频率的一种表达形式

C. 它的单位是Hz

D. 它是有效磁导率μeff的变量

E. 它是一个复数

19、关于穿过式线圈检查圆柱导体时的Z/Z0=1-η+ημrμeff特征函数的叙述中不正确的是:

()

A. 由于μeff是复数,故Z/Z0也是由虚、实部的复数

B. 当圆柱导体为非磁性材料时, Z/Z0仅取决于η和f/fg

C. Z/Z0可以是正数,也可以是负数

D. 该式描述了复阻抗与充填率、磁导率、频率、电导率、试件直径的关系

20、某穿过式线圈铜棒涡流试验阻抗工作点落在f/fg=4的位置,当试件电导率增大1倍时,

则工作点落

在f/fg=

()

A. 2

B. 8

C. 1

D. 4

21、下列术语中不属于穿过式线圈涡流检测术语的是: ()

A. 电导率效应

B. 末端效应

C. 提离效应

D. 直径效应

22、内穿过式线圈的直径dc,被检孔直径da,则充填率η为()

A. dc/da

B. da/dc

C. (dc/da)2

D. (da/dc)2

23、在穿过式线圈复阻抗平面图中,关于下述效应方向叙述错误的是: ()

A. 电导率减小沿阻抗曲线切线向下方向

B. 试件直径减小沿工作点指向纵轴1.0的弦线方向

C. 频率增大沿阻抗曲线切线向下方向

D. 缺陷效应方向介于电导率减小、直径减小方向之间

24、下述术语中不属于放置式线圈涡流术语的是: ()

A. 板厚效应

B. 端头效应

C. 边缘效应

D. 提离效应

25、采用放置式线圈测量非磁性导体上涂、镀膜层厚度的是利用: ()

A. 板厚效应

B. 提离效应

C. 电导率效应

D. 磁导率效应

26、用于绕制放置式线圈铁芯材料的性能要求是: ()

A. 高磁导率

B. 低磁导率

C. 高电阻率

D. 低电阻率

E. 高矫顽力

F. 低矫顽力

27、当采用自比较式线圈对管子进行穿过式探伤时,下述情况容易被检出的是:()

A. 电导率变化

B. 材质变化

C. 短的缺陷

D. 温度变化

28、下面哪一种材料具有最高的电阻率值? ()

A. 42% IAC铝

B. 37% IACS镁

C. 10.7% IACS铸钢

D. 3.4% IACS锆

29、线圈匝数加倍会使: ()

A. 电感加倍

B. 电感减半

C. 电感减小3/4

D. 电感增加3倍

30、如果试验频率增大而场强不变,则表面涡流密度: ()

A. 减小

B. 增大

C. 不变

D. 以上都有可能

31、电导率的变化一定时,填充系数减小,传感线圈阻抗的变化量将: ()

A. 增大

B. 不变

C. 减小

D. 以上都有可能

32、如果一种材料的界限频率为125Hz,给出f/fg 比为10时所需要的试验频率为: ()

A. 1.25 Hz

B.

12.5 Hz C. 1.25 kHz D. 12.5 kHz

33、下面哪条不是影响涡流线圈电感的因素: ()

A. 线圈直径

B. 试验频率

C. 线圈的形状

D. 离其它线圈的距离

34、涡流线圈中的电流反向瞬时: ()

A. 零件中的涡流方向不变

B. 零件中的涡流相位变化45°

C. 零件中的涡流也反向

D. 试件中的涡流密度为零

35、用涡流方法试验时,在什么情况下最容易检出缺陷: ()

A. 涡流与缺陷的主平面共面

B. 涡流垂直于缺陷的主平面

C. 涡流平行于缺陷的主平面

D. 涡流与线圈中的电流相位相差90°

36、下面哪种试验线圈系统检测管材的小缺陷最好: ()

A. 围绕线圈

B. 内部探头线圈

C. 表面探头线圈

D. A和B

37、为减小放置式线圈测量电导率时试件厚度对结果的影响: ()

A. 提高试验频率

B. 降低试验频率

C. 将试件迭起测量

D. 增大提离效应

38、下列哪些因素的变化会对试件电导率产生影响()

A. 硬度

B. 合金成分

C. 温度

D. 显微组织

39、会使铁磁材料磁导率增大的措施是: ()

A. 淬火处理

B. 退火处理

C. 冷作加工

D. 使材料变形

40、以穿过式线圈进行棒材探伤,下述缺陷最容易检出的是: ()

A. 分层

B. 径向裂纹

C. 纵向裂纹

D. 周向裂纹

41、以穿过式线圈进行薄壁管探伤时,为保证检测灵敏度,其f/fg应取在()

A. 6~9 范围

B. 0.4~2.4范围

C. 15

D. 13~15范围

42、下述涡流检测信号处理方法不属于相位分析法的是: ()

A. 同步检波

B. 选频放大

C. 不平衡电桥

D. 滤波器

43、下述涡流检测信号处理方法属于频率分析法的有: ()

A. 高频滤波

B. 相敏检波

C. 选频放大

D. 移相

44、下述信号处理器件会对缺陷与信号的线性关系产生影响的器件是: ()

A. 放大器

B. 限幅器

C. 相敏检波

D. 低通滤波

45、涡流探伤仪调节"平衡"的目的是: ()

A. 抑制干扰信号

B. 减小放大倍数

C. 消除检测线圈残余电势

D. 调节干扰信号相位

46、随着f/fg由0逐步增大,有效磁导率虚部μeffi将产生下述变化()

A. 单调上升

B. 单调下降

C. 先升后降

D. 先降后升

47、管棒材穿过式线圈探伤时,其探伤速度受到限制的原因是: ()

A. 载波的形成

B. 缺陷调制波的形成

C. 机械传动装置

D. 涡流响应

48、下述可以改善涡流探伤信噪比的电路是: ()

A. 显示器

B. 滤波器

C. 放大器

D. 鉴幅器

49、采用哪种线圈可以降低或消除管棒材沿长度方向的化学成分、直径、硬度等缓慢变化

的影响:

()

A. 自比差动式

B. 他比差动式

C. 自感绝对式

D. 互感绝对式

50、在对比试件管端一定距离内沿纵向加工若干个相同直径的保持一定间距的人工缺陷孔,

是用于测试

钢管探伤系

统的()

A. 灵敏度

B. 信噪比

C. 管端不可测长度

D. 检查速度

51、采用多频技术可以抑制更多的干扰,采用双频技术可以分离变量的个数为:()

A. 1个

B. 2个

C. 3个

D. 4个

52、下述属于多频涡流技术用于消除干扰信号的方法是: ()

A. 高斯消元法

B. 座标旋转法

C. 电位器组合法

D. 滤波法

53、在热交换器配管的检查中,下述不属于干扰因素的是: ()

A. 支撑板

B. 探头振动

C. U型弯曲

D. 由腐蚀产生的壁厚减薄

54、下述关于多频涡流中频率选择的叙述中不正确的是: ()

A. 主频率应选择对检测因素敏感并与干扰信号相位差大的频率

B. 补偿频率应取对干扰信号敏感的频率

C. 补偿频率可以高于,也可以低于主频率

D. 两频率要求保持大的间距,比值应在数倍以上

55、下述器件中不属于多频涡流信号处理器件的是: ()

A. 幅值调节器

B. 幅值抑制器

C. 正余弦电位器

D. 减法器

56、下述关于远场涡流技术的叙述错误的是: ()

A. 激励线圈通以低频交流电

B. 在距激励线圈约1.8倍管内径处涡流幅值、相位急剧变化

C. 如检测铁磁金属管需要磁饱和

D. 检测线圈在远场可以取得发自激励线圈透过管壁又返回管内的信号

57、下述关于铁磁材料涡流探伤的磁饱和的叙述中不正确的是: ()

A. 铁磁材料涡流探伤无需磁饱和

B. 试件内磁导率不均匀会引起噪声时应进行磁饱和

C. 磁饱和时使被检部位达到Bs的80%左右为宜

D. 经磁饱和的工件原则上都要求退磁

58、下述涡流仪器显示单元中能用于相位分析的有: ()

A. 指针显示

B. 矢量光点显示

C. 时基法显示

D. 椭圆法显示

59、涡流探伤中关于对比试件制作应满足下列要求中的()

A. 与待检试件材质相同

B. 形状、尺寸与工艺过程和被检试件一致

C. 加工的人工缺陷与被检缺陷类型接近类同

D. 人工缺陷加工最好采用机械加工

60、涡流导电率测定中的标准试块应满足下列叙述中的()

A. 标块量值应由计量部门归口统一传递

B. 量值每年自检一次

C. 标块量值应能满足仪器高、低值的校准

D. 通常应配备高、中、低值三块以上

61、漏检率和误检率是用来表示探伤仪的哪项指标: ()

A. 灵敏度

B. 分辨力

C. 效率

D. 可靠性

62、下述方法中不能用来改善信噪比的是: ()

A. 改善试验频率

B. 增大仪器放大倍数

C. 改善充填系数

D. 增加滤波器

63、铝合金硬度变化可以由下列哪种性质的变化指示出来: ()

A. 磁导率

B. 剩磁

C. 电导率

D. 磁致伸缩

64、金属材料的晶粒度影响金属物理性能,晶粒越细,则: ()

A. 磁导率越大

B. 电阻率越大

C. 磁导率越小

D. 电阻率越小

65、在没有磁介质时,下述与两个线圈的互感无关的因素是: ()

A. 电流

B. 线圈的尺度

C. 线圈的匝数

D. 两线圈的相对位置

66、以同一穿过式线圈检测两直径之比为2:1的试件,则它们的充填η之比: ()

A. 2:1

B. 1:2

C. 4:1

D. 1:4

67、一试件电导率为34.81/(μΩ·cm),则化为% IACS单位则为: ()

A. 60%

B. 50%

C. 34.8%

D. 70%

68、若涡流试验频率提高,而磁场H幅值不变,则试件中涡流密度()

A. 下降

B. 上升

C. 不变化

D. 无规律

69、下列哪一种情况下,涡流检测线圈的阻抗会增加?()

A. 检测频率增加

B. 线圈感抗减少

C. 线圈电感减少

D. 线圈电阻减少

70、当用内插式线圈检查管子时,大部分涡流:()

A. 沿着管子轴向流动

B.

C. 绕管子外径流动

D. 绕管子内径流动

71、下列哪种缺陷能很容易地用涡流法检出?()

A. 并行于涡流流动方向的裂纹

B. 位于直径为50mm棒材中心的缺陷

C. 一条扩展到棒材表面的径向裂纹

D. 位于直径为50mm棒材表面下12mm深处的径向裂纹

72、当用探头式线圈检验板材时,仪器的输出会随着线圈到试样表面距离的变化而改变,

描述这个效

应所采用的

术语是下列

哪一个

()

A. 填充系数

B. 提离

C. 相位鉴别

D. 边缘效应

73、有一种涡流线圈它既不能对试样两个部分进行比较又不能对试样的一个部分与标准试

样进行比较,

这种线圈称

为:()

A. 绝对式线圈

B. 自比差动式线圈

C. 他比差动式线圈

D. 上述三项都是

74、磁通密度的单位是:()

A. 马克斯威尔

B. 高斯

C. 欧姆

D. 姆欧

75、用自比穿过式线圈检测一根从头到尾有均匀宽度和深度的长槽的管子将会产生:()

A. 大小不等的信号

B. 一个持续不断的信号

C. 没有信号

D. 过大的信号

76、当用涡流检验非铁磁试样时,缺陷将会:()

A. 增加试样的有效电导率

B. 增加试样的有效磁导率

C. 减少试样的有效电导率

D. 上述三项都不是

77、电磁铁软铁铁芯的矫顽力与永久磁铁的矫顽力相比,是前者:()

A. 大于后者

B. 小于后者

C. 2倍于后者

D. 等于后者

78、涡流检测线圈中次级绕组的主要作用是:()

A. 在试样中感应出涡流

B. 检出涡流的变化

C. 在试样中感应出涡流和检出涡流的变化

D. 提供直流磁饱和

79、时效硬化的铝合金和钛合金当硬度变化时一般还伴随有下列哪项变化?()

A. 剩磁

B. 磁导率

C. 磁致伸缩

D. 电导率

80、椭圆法显示所用的读出器件是:()

A. 电表

B. 纸带记录仪

C. 阴极射线管

D. 上面的任一种

81、用涡流法分选不同的非铁磁金属合金通常是可能的,但:()

A. 每一合金的磁导率值应有唯一范围

B. 每一合金的电导率值应有唯一范围

C. 每一合金感生的涡流方向应不同

D. 每一合金磁矩应是不同的

82、用于定义交流信号之间的时间关系的名词是()

A. 振幅

B. 阻抗

C. 感抗

D. 相位

83、下述能采用涡流方法检测的试件是:()

A. 石墨管

B. 有机玻璃管

C. 铝管

D. 奥氏体钢管

84、下列涡流试验中能对表面缺陷有较高灵敏度的是()

A. 采用低频

B. 采用尽可能大的线圈

C. 采用高频

D. 与频率无关

85、要获得涡流探伤的高灵敏度,涡流的流向应与()

A. 缺陷主平面共面

B. 缺陷主平面垂直

C. 缺陷主平面平行

D. 线圈中电流差为90°

三、问答题:

1、简述涡流检测原理和特点。

2、什么是线圈的折合阻抗、视在阻抗和归一化阻抗?归一化阻抗有何作用?

3、什么是似稳电磁场?

4、简述有效磁导率、特征频率物理意义?

5、检测线圈分为哪几类?其主要用途是什么?

6、什么是涡流试验相似率?它有什么用途?

7、简述抑制干扰信号的相位分析法、频率分析法和幅值分析法。

8、涡流检测有哪些典型的应用?

9、穿过式线圈探伤有哪些主要阻抗效应?图示效应方向?

10、放置式线圈探伤有哪些主要阻抗效应?图示效应方向?

11、涡流测量电导率时,为什么频率要选择在线圈阻抗曲线上最大视在电阻处附近?

12、涡流膜厚测量和板厚测量的区别何在?在频率选择上各有什么要求?

13、什么是远场涡流方法?检测中有哪些特点?

14、试述多频涡流中坐标旋转法抑制干扰的原理?它与单频中的相敏检波有什么异同?

四、计算题:

1、某试件ρ=11×10-7 Ω·m,μr=250,求当涡流试验频率f=500Hz和5KHz时的渗透深度δ。

2、某试件σ=60% IACS, μr=1,求当涡流试验频率f=1KHz和100KHz时的渗透深度δ。

3、某铜棒直径Φ=10 mm, σ=50.6MS/m,当穿过式线圈分别通以100Hz和1KHz时,其有

效磁导率μeff各为多少?

4、一非铁试件ρ= 1.6 μΩ·cm,若要求涡流渗透为0.2cm,试求f。

5、低碳钢棒Φ10 mm, μr= 100,σ=50 M/Ω·mm,求试件在磁饱和前后的fg。

6、圆钢棒fg =2.5 Hz, μr= 100,ρ=50μΩ·cm,已知充填率η=0.7,求线圈直径。

7、半径10mm的铝棒,其σ铝=0.37/μΩ·cm,在20 KHz探伤时要求检出0.5mm的表面裂

纹,若在半径25mm的水银模型中试验,σ汞=0.01/μΩ·cm,求其f=?,应取用多宽的模拟缺陷片?

8、某铜棒涡流试验η=0.8,当电导率降低一半时,试计算在f/fg=5和50两种情况下,检测线

圈的归一化阻抗和相位各变化多少?

9、采用穿过式线圈对管材探伤,为确保灵敏度,要求在工件上Φ2人工孔的缺陷调制波内能包

含10个上激励正弦波,当激励频率f=4KHz,差动线圈两测量绕组间距为2mm时,求探伤速度。

第五章 涡流检测

第五章涡流检测 涡流是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。 (我们在实践中会遇到一些涡流现象,如金属存在电阻,当电流流过金属导体内时会产生焦耳热。工业上利用这种热效应制动了高频感应电炉来冶炼金属。这种电炉的炉壁上绕有线圈,当线圈接通高频大功率电源时,炉体内随之产生很强的高频交变磁场。在炉体放置一定数量的金属,金属中便产生强大的涡流致使金属被加热至熔化。) 涡流检测具有以下特点: ①由于检测是以电磁感应为基础的,探头线圈不需接触工件,因此检测速度快。(对管、棒材。每分钟可检测几十米,线材可检测几百米实)易于实现自动化检测。 ②对工件表面和近表面的缺陷,有较高的检测灵敏度。 ③能在高温状态下,对管、棒、线材和坏料等进行检测。 ④涡流检测技术是一种多用途的检测技术,除探伤外,还能测量工件、涂层的厚度、间隙以及工件的机械和冶金性能等。 ⑤能提供缺陷的信息。 ⑥实验结果可与检测过程同时得到,记录可长时期保存。 由于感生涡流渗入工件的深度与频率的平方根成反比(感生涡流具有趋肤效应)。这个深度不大,因此,涡流检测目前只能检测表面及近表面的缺陷。另外,因为影响涡流检测的因素如导电率、磁导率、缺陷、工件形状和尺寸以及探头线圈与工件之间的距离等,要取

得所希望得到的检测参数,需要较复杂的信息处理技术。还有涡流检测对复杂表面的检测效率低。 第一节 涡流检测的物理基础 一、材料的导电性 (一)材料的导电率 根据欧姆定律,沿一段导体流动的电流强度与其两端的电位差成正比。即: R U I = 根据一定材料的导体,它的电阻与导体长度(L)成正比,与导体的截面积(S)成反比。即: S L R ρ= 我们称ρ为导体的电导率单位为:(Ω·mm 2/m)或(μ·Ω·cm) (二)影响电导率的因素 1.杂质含量 如果在导体中掺入杂质,杂质会影响原子的排列,引起电阻率的增加。 2.温度 随着导体的温度升高,导体内的原子热振动加剧,自由电子的碰撞机会增加,电阻率随之增加。 3.冷热加工 材料的冷热加工,可能产生内应力而使原子排列结构变形。这

自感和涡流(含答案)

-、基础知识 (一)自感与涡流 1、自感现象 (1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的 感应电动势叫做自感电动势. ⑵表达式:E = L 善 ⑶自感系数L 的影响因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关. 2、涡流 当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流像水 中的旋涡,所以叫涡流. (1) 电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总 是阻碍导体的相对运动. ⑵电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流使导体受到安培力的 作用,安培力使导体运动起来. (3) 电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了楞次定律的推广应用. (二)自感现象的分析 1、自感现象“阻碍”作用的理解 (1)流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相反, 使其缓慢地增加. ⑵流过线圈的电流减小时, 线圈中产生的自感电动势与电流方向相同, 使其缓慢地减小. 线圈就相当于电源,它提供的电流从原来的 I L 逐渐变小. 2、自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化. (2) 通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化. ⑶电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体. (4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不 自感和涡流 阻碍电流的增加, 阻碍电流的减小,

能使过程停止,更不能使过程反向. 技巧点拨 在分析自感现象问题时,应注意电路的结构,弄清楚自感线圈 明确原电流的方向,再判断自感电流的方向及大小变化.同时注意, 忽略不计?在断开开关时,还要看线圈和用电器能否形成回路. 二、练习 接通S ,使电路达到稳定,灯泡 A 发光,则 —— 答案 AD 解析 在电路(a)中,灯A 和线圈L 串联,它们的电流相同,断开 电动势,阻碍原电流的减小,但流过灯A 的电流仍逐渐减小,从而灯A 只能渐渐变暗.在 电路(b)中,电阻R 和灯A 串联,灯A 的电阻大于线圈L 的电阻,电流则小于线圈 L 中 的电流,断开 S 时,电源不再给灯供电,而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,通过 R 、A 形成回路,灯A 中电流突然变大,灯 A 变得更亮,然后渐渐变暗,故 A 、D 正确. 2、如图所示,L 1、L 2、L 3是完全相同的灯泡,L 为直流电阻可忽略的自感线圈,电源内阻不 计,开关S 原来接通?现将开关 S 断开,则 D . L 3闪亮一下后恢复到原来的亮度 L 与用电器的串、并联关系, L 的自身电阻是不是能 1、如图(a)、(b)所示的电路中,电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小, 且小于灯 A 的电阻, A .在电路 ⑻中,断开S , A 将渐渐变暗 B .在电路 (a)中,断开S, A 将先变得更亮,然后渐渐变暗 C ?在电路 (b)中,断开S , A 将渐渐变暗 D ?在电路 (b)中,断开S , A 将先变得更亮,然后渐渐变暗 S 时,线圈上产生自感 A . L 1点亮,L 2变暗,最终两灯一样亮 B . L 2闪亮一下后恢复到原来的亮度 C . L 3变暗一下后恢复到原来的亮度

电涡流传感器的典型应用

电涡流传感器的典型应用 电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。 轴向位移测量 对于许多旋转机械,包括蒸汽轮机、燃汽轮机、水轮机、离心式和轴流式压缩机、离心泵等,轴向位移是一个十分重要的信号,过大的轴向位移将会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量,可以指示旋转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变化,用以防止机器的破坏。轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向,相对于止推轴承二者之间的间隙而言。有些机械故障,也可通过轴向位移的探测,进行判别: ●止推轴承的磨损与失效●平衡活塞的磨损与失效 ●止推法兰的松动●联轴节的锁住等。 轴向位移(轴向间隙)的测量,经常与轴向振动弄混。轴向振动是指传感器探头表面与被测体,沿轴向之间距离的快速变动,这是一种轴的振动,用峰峰值表示。它与平均间隙无关。有些故障可以导致轴向振动。例如压缩机的踹振和不对中即是。 振动测量 测量径向振动,可以由它看到轴承的工作状态,还可以看到转子的不平衡,不对中等机械故障。可以提供对于下列关键或基础机械进行机械状态监测所需要的信息: ·工业透平,蒸汽/燃汽·压缩机,空气/特殊用途气体,径向/轴向 ·膨胀机·动力发电透平,蒸汽/燃汽/水利 ·电动马达·发电机 ·励磁机·齿轮箱 ·泵·风扇 ·鼓风机·往复式机械 振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。可为如下各种机械故障的早期判别提供了重要信息。 ·轴的同步振动·油膜失稳 ·转子摩擦·部件松动 ·轴承套筒松动·压缩机踹振 ·滚动部件轴承失效·径向预载,内部/外部包括不对中 ·轴承巴氏合金磨损·轴承间隙过大,径向/轴向 ·平衡(阻气)活塞磨损/失效·联轴器“锁死” ·轴弯曲·轴裂纹 ·电动马达空气间隙不匀·齿轮咬合问题 ·透平叶片通道共振·叶轮通过现象 偏心测量 偏心是在低转速的情况下,对轴弯曲程度的测量,这种弯曲可由下列情况引起: ·原有的机械弯曲·临时温升导致的弯曲·在静止状态下,必然有些向下弯曲,有时也叫重力弯曲。

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

无损检测----涡流阵列检测技术典型应用

目录 一、涡流阵列检测应用研究 二、涡流阵列检测应用案例 三、涡流阵列检测应用注意事项 一、涡流阵列检测应用研究 1.非铁磁性材料、均匀表面 --对比试样 ET∝f(σ,μ≈μ0, LF, 均匀性…) 均匀表面:结构或材质方面的均匀。管件、锻件、铸件等 ECA显示特点: 表面开口缺陷:幅值、相位、C扫显示∝缺陷深度 近表面缺陷:幅值、C扫显示∝埋藏深度 1.非铁磁性材料、均匀表面--工件 对于非铁磁性金属材料的均匀表面,与PT相比,ECA表面条件要求低、检测速度快、缺陷检出率高、绿色环保, 优势较为明显。 1.非铁磁性材料、均匀表面--ECA-C扫成像

绝对桥式阵列、小的线圈尺寸、多的阵列排数更有利于涡流阵列C扫成像。 均匀表面表面开口缺陷ECA-C扫成像可在一定程度上定性 2.非铁磁性材料、非均匀表面--对比试块 ET∝f(σ, LF, μ≈μ0, 均匀性…) 对接接头:局部表面出现结构或材质不均匀。 2.非铁磁性材料、非均匀表面--模拟试块 表面的不均匀性,在一定程度上影响ECA-C成像效果,直观性受到影响。焊纹也会降低检测灵敏度。 2.非铁磁性材料、非均匀平面--工件 3.铁磁性材料、均匀表面--对比试样 ET∝f(σ, LF, μ, 均匀性…) 管件、锻件、铸件等

4.铁磁性材料、非均匀表面--动态提离补偿技术 ECA C-scan Image 对接接头:局部表面出现结构或材质不均匀。 4.铁磁性材料、非均匀表面--对比试样 5.高温 奥氏体不锈钢刻槽试板高温检测实验(300℃) 6.低温

低温情况下,PT无法实施,可考虑ECA。 二、涡流阵列检测典型案例——奥氏体不锈钢对接接头 1.表面开口缺陷 ECA可以比PT更容易发现缺陷。 2.近表面缺陷 ECA可以在一定程度上检出近表面缺陷。 在线不打磨检测--动态提离补偿 动态提离补偿技术,实现了碳钢对接接头的在线不打磨表面缺陷检测。

涡流大纲III级20100207

3. Ⅲ级涡流检测培训大纲 3.1基础理论 3.1.1物理原理 3.1.1.1材料的导电性 a.电阻率所代表的物理含义,表示符号、单位换算(Ω?m和μΩ?cm)和计算公式; b.电导率所代表的物理含义、表示符号、国际单位制之间的换算(m/Ωmm2、MS/m),国际退火铜 标准(%IACS)与国际单位制的换算; c.影响材料导电性的主要因素(温度、杂质、应力、变形和热处理状态); d.特殊材料的导电性(石墨、碳纤维复合材料,带有非导电表面覆盖层金属,金属氧化物)。 3.1.1.2金属材料的磁特性 a.物质磁性的本质 b.铁磁性材料(铁磁体)和非铁磁性材料(顺磁体、抗磁体)的定义以及不同材料的相对磁 导率; c.铁磁性材料的磁化规律 d.居里温度 e.磁滞回线图中剩磁、矫顽力、磁锻炼、磁滞损失的概念; f.磁场强度、磁感应强度的定义、表示符号、量纲; g.磁饱和的概念; h.非铁磁性材料相对磁导率的常量值。 3.1.1.3正弦交流电 a.正弦交流电的基本变量:幅值、周期、频率、角频率、相位、相位差。 b.正弦交流电路的阻抗和矢量图 3.1.1.4电磁感应与涡流 a.电磁感应现象; b.法拉第电磁感应定律,楞次定律,右手螺旋法则; c.涡流的定义和特点; d.涡流在材料中的分布形式以及流动轨迹的特征; e.自感和互感现象,自感系数和互感系数的定义; f.通电螺线圈与导体之间电磁感应的作用过程。 3.1.1.5 趋肤效应与涡流透入深度 a.趋肤效应的定义; b.涡流密度的分布规律和表达式; c.标准透入深度、有效透入深度的定义及计算公式; d.标准透入深度的影响因素和规律。 3.1.1.6 提离效应和边缘效应 a.提离效应的定义; b.边缘效应的定义。 3.1.1.7 阻抗分析 a.阻抗的矢量表示方法; b.特征频率的定义和计算; c.有效磁导率的定义和涡流试验相似律的物理意义; d.阻抗平面和归一化阻抗平面的定义与物理意义; e.含有金属棒材螺旋线圈的阻抗分析(电导率、磁导率、试件的几何尺寸和缺陷)。 f.含有金属薄壁管材螺旋线圈的阻抗分析(电导率、磁导率、试件的几何尺寸和缺陷)

高中物理-自感和涡流精讲精练

高中物理-自感和涡流精讲精练 一、自感和涡流 1.自感现象:当导体中电流发生变化时,导体本身就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象. 2.自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势E=L ΔI Δt ,其中L叫自感系 数,它与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯有关,自感系数的单位是亨利(H),1 mH=10-3H,1 μH=10-6H. 3.涡流 当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生像水的漩涡状的感应电流. (1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动. (2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的. 例题1. (多选)如图所示,L是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零.A和B是两个完全相同的灯泡,则下列说法中正确的有( ) A.当开关S闭合瞬间,A、B两灯同时亮,最后B灯熄灭 B.当开关S断开瞬间,A、B两灯同时熄灭 C.当开关S断开瞬间,a点电势比b点电势低 D.当开关S断开瞬间,流经灯泡B的电流是由a到b 解析:选AD.开关S闭合瞬间,线圈L对电流有阻碍作用,则相当于灯泡A与B串联,因此同时亮,且亮度相同,稳定后B被短路熄灭,选项A正确;稳定后当开关S断开后,A马上熄灭,由于自感,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,左端电势高,与灯泡B构成闭合回路放电,流经灯泡B的电流是由a到b,B闪一下

再熄灭,选项D正确,B、C错误. 考点三自感现象的理解及应用 1.自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化. (2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化. (3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体. (4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向. 2.自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡 电路图 通电时电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定 断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电 流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2:①若 I 2 ≤I1,灯泡逐渐变暗;②若I2>I1, 灯泡闪亮后逐渐变暗.两种情况灯 泡中电流方向均改变. 1.(多选)如图甲、乙所示,电路中的电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯泡A的电阻,接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则( ) A.在电路甲中,断开S后,A将逐渐变暗 B.在电路甲中,断开S后,A将先变得更亮,然后才逐渐变暗 C.在电路乙中,断开S后,A将逐渐变暗 D.在电路乙中,断开S后,A将先变得更亮,然后才逐渐变暗

互感和自感、涡流

互感和自感、涡流 【学习目标】 1、知道什么是互感现象和自感现象。 2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位及其大小的决定因素。 3、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因。 4、知道涡流是如何产生的,知道涡流对人类有利和有害的两方面,以及如何利用涡流和防止涡流。 【要点梳理】 要点一、互感现象 两个线圈之间没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象称为互感,产生的感应电动势叫互感电动势。 要点诠释: (1)互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 (2)互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。 (3)在电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,应设法减小电路间的互感。 要点二、自感现象 1.实验 如图甲所示,首先闭合S 后调节R ,使12A A 、亮度相同,然后断开开关。再次闭合S ,灯泡2A 立刻发光,而跟线圈L 串联的灯泡1A 却是逐渐亮起来的。 如图乙所示电路中,选择适当的灯泡A 和线圈L ,使灯泡A 的电阻大于线圈L 的直流电阻。断开S 时,灯A 并非立即熄灭,而是闪亮一下再逐渐熄灭。 图甲实验叫通电自感。在闭合开关S 的瞬间,通过线圈L 的电流发生变化而引起穿过线圈L 的磁通量发生变化,线圈L 中产生感应电动势,这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大,通过灯泡1A 的电流只能逐渐增大,所以1A 只能逐渐变亮。 图乙实验叫断电自感。断开S 的瞬间,通过线圈L 的电流减弱,穿过线圈的磁通量很快减小,线圈L 中出现感应电动势。虽然电源断开,但由于线圈L 中有感应电动势,且和A 组成闭合电路,使线圈中的电流反向流过灯A ,并逐渐减弱。由于L 的直流电阻小于灯A 的电阻,其原电流大于通过灯A 的原电流,故灯闪亮一下后才逐渐熄灭。 2.结论

涡流无损检测实验报告

江苏科技大学数理学院开放性选修 实验训练 涡流无损检测实验报告 指导老师:魏勤 组员:彭加福(0640502112)胡进军(0640502107)徐大程(0640502115) 江苏科技大学数理学院06级应用物理学 2009年12月15日

涡流无损检测实验报告 彭加福 (江苏科技大学数理学院应用物理 0640502112) 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,它仅适用于导电材料,如果我们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)的变化会导致感应电流的变化,利用这种现象而判知导体性质、状态的检测方法,叫做涡流检测方法。在涡流探伤中,是靠检测线圈来建立交变磁场,把能量传递给被检导体,同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检测导体中的质量信息。作为无损检测的一种重要手段,涡流检测在现代工业无损检测中得到了深入而广泛的应用和推广。 实验训练期间,我们采用SMART-2097智能便携式多频涡流仪、D60K数字金属电导率测量仪和7504塗层测厚仪等涡流仪器完成了定标、探伤、电导率测定和膜厚测量等实验,掌握了涡流的产生机理及涡流探伤原理,熟练掌握了各种涡流探伤仪、测量仪的基本操作。 1 实验目的 1.1 熟悉各种涡流探伤仪、测量仪的基本操作,简单了解各实验仪器的工作原理及性能,并通过系列实验了解涡流无损检测在现代工业中的应用; 1.2 学习掌握涡流检测的基本方法及相关理论知识,了解涡流检测仪、测量仪及涡流探头的内部结构和工作原理; 1.3 分别使用SMART-2097智能便携式多频涡流仪、D60K数字金属电导率测量仪和7504塗层测厚仪进行探伤、测电导率和薄膜厚度。 2 实验仪器 SMART-2097智能便携式多频涡流仪、D60K数字金属电导率测量仪、7504塗层测厚仪、各种涡流探头及数据传输线、SMART-2097智能便携式多频涡流仪标准试块(含有深为0.1mm, 0.5mm, 1.0mm的划痕)、D60K数字金属电导率测量仪高值-低值定标试块、7504塗层测厚仪标准膜。 3 实验原理 3.1 螺线管磁场 如果将长直导线绕成螺线管,磁力线分布类似于条形磁铁,磁场方向取决于电流方向,同样可以用右手定则表示,其磁场强度取决于两个因素:线圈的圈数和电流的大小,圈数越多或电流越大,则磁场越强。 对一个螺线管来说,它所形成的磁场是数个线圈磁场的叠加,所以当交流电通过螺线管时,可形成既强又集中的交变磁场,如图1所示。

电涡流传感器试验

§ 6.2传感器专题实验 传感器是现代检测和控制装置的重要组成部分,在现代科学技术领域中的地位越来越重要。各类传感器的研制、推广和使用飞速发展,作为现代信息技术三大支柱之一的传感器技术将是二十一世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。实际应用中,人们通常把将非电量信号转换成电量信号的装置叫做传感器。 一、传感器的基本概念 传感器实质上是一种功能块,其作用就是把非电量信号的被测量(如力、热、声、磁和光等物理量)转换成与之成比例的电量信号(如电压和电流),然后再经过适当的电路处理后,送至指示器以发出指示或送至记录仪进行记录。它是系统信号获取、转换和传输的器件,为系统处理和决策提供所需要的信息。 1.传感器的组成 传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。 敏感元件:其作用是直接“感知”被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 转换元件:作用是将敏感元件的输出转换成电路参量。 基本转换电路:作用是将上述的电路参数转换成电量输出。 实际上,有些传感器很简单,有些则较复杂。最简单的由一个敏感元件组成,它直接将“感知”的被测量转换成电量输出。 2.传感器的分类 传感器的分类方法很多。按传感器构成原理分为:结构型与物性型两大类。 结构型:主要是通过机械结构的几何形状或尺寸的变化将外界被测量转换为相应电阻、电感、电容等物理量的变化,从而检测出被测量信号,目前此种传感器应用较广泛。 物性型:利用某些材料本身物理性质的变化而实现测量。 另外还可按传感器工作机理分为:物理型、化学型、生物型等。 按其工作原理分为:电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、化学式传感器、半导体传感器等。 按被测物理量划分为:温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器等。 按输出形式分为:数字传感器、模拟传感器。 3.传感器的作用 传感器是人类五官的延长,又形象地称之为“电五官”。在科学研究中,人类需要获取大量人类感官无法直接获得的信息。作为模拟人体感官的传感器,是感知、获取、监测和转换信息的窗口,处于研究对象与传输处理系统的接口位置,为系统进行处理和决策提供着所必需的信息。目前,大多数的传感器都是依照各种物理原理和效应来设计的,获取的信号也大都转变成电学量。这种由非电量至电量的转换是利用了不同物质的某些电学性质与被测量之间的特定关系来实现的。例如热电效应、磁电效应、光电效应和压电效应等。利用这些独特的物理效应,可以设计和制造出适用于各种场合、有着不同用途的传感器。 二、传感器的基本特性 传感器的基本特性分为静态特性和动态特性两种。 1.传感器的静态特性 所谓静态特性是指输入不随时间变化情况下的输出特性。即在被测量数值稳定时,输出与输入量之间所形成的对应关系。人们总是希望输出量能不失真的反映输入量,理想情况下应是线性关系,但在实际应用中,由于诸多因素的影响(如迟滞、蠕变、摩擦等),输入量

知识讲解 互感和自感、涡流

互感和自感、涡流 编稿:张金虎 审稿:代洪 【学习目标】 1、知道什么是互感现象和自感现象。 2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位及其大小的决定因素。 3、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因。 4、知道涡流是如何产生的,知道涡流对人类有利和有害的两方面,以及如何利用涡流和防止涡流。 【要点梳理】 要点一、互感现象 两个线圈之间没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象称为互感,产生的感应电动势叫互感电动势。 要点诠释: (1)互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 (2)互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。 (3)在电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,应设法减小电路间的互感。 要点二、自感现象 1.实验 如图甲所示,首先闭合S 后调节R ,使12A A 、亮度相同,然后断开开关。再次闭合S ,灯泡2A 立刻发光,而跟线圈L 串联的灯泡1A 却是逐渐亮起来的。 如图乙所示电路中,选择适当的灯泡A 和线圈L ,使灯泡A 的电阻大于线圈L 的直流电阻。断开S 时,灯A 并非立即熄灭,而是闪亮一下再逐渐熄灭。 图甲实验叫通电自感。在闭合开关S 的瞬间,通过线圈L 的电流发生变化而引起穿过线圈L 的磁通量发生变化,线圈L 中产生感应电动势,这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大,通过灯泡1A 的电流只能逐渐增大,所以1A 只能逐渐变亮。 图乙实验叫断电自感。断开S 的瞬间,通过线圈L 的电流减弱,穿过线圈的磁通量很快减小,线圈L 中出现感应电动势。虽然电源断开,但由于线圈L 中有感应电动势,且和A 组成闭合电路,使线圈中的电流反向流过灯A ,并逐渐减弱。由于L 的直流电阻小于灯A 的电阻,其原电流大于通过灯A 的原电流,故灯闪亮一下后才逐渐熄灭。

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: 1.1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。 1.2涡流探伤 由于涡流的趋肤效应, 所以涡流探伤只能用来发现金属工件表面和近表面的缺陷。但由于它具有简便、不需要耦合剂和容易实现高速自动检测的优点, 因而在金属材料和零部件的探伤中得到较为广泛的应用。涡流探伤还可以用于维修检验, 某些机械产品由于工作条件比较特殊( 如在高温、高压、高速状态下工作) , 在使用过程中往往容易产生疲劳裂纹和腐蚀裂纹。对这些缺陷, 虽然采用磁粉检测、渗透检测等都很有效, 但由于涡流法不仅对这些缺陷比较敏感, 而且还可以在涂有油漆和环氧树脂等覆箅层的部件上以及盲孔区和螺纹槽底进行检验, 还发现金属蒙皮下结构件的裂纹, 因而在维修行业受到重视。 1. 3材质分选 涡流检测是, 试件的电导率和磁导率是影响线圈阻抗的重要因素, 因此, 可以通过对不同试件电导率或磁导率变化的测定, 评价某些试件的材质。对非磁性金属材料的材质试验一般是通过电率的测定来进行。测试时不需将试件再加工, 只要试件表面有较小的平面( 如7501型涡流导电仪要求为10~20mm) 以放置探头就可以了, 检测简单易行, 适合对金属材料或零件的某些性质作快速无损的检查。通过对电导率的测定, 可以实现对金属成分及杂质含量的鉴别, 对金属热处理状态和硬度的鉴别, 对各种金属材料或零件的混料的分选。可见, 应用涡流法测定的电导率为材料的品质管理、质量检验提供了一个有效的方法。对铁磁性材料的材质试验一般是通过磁特性的测定来进行。例如, 强磁化方法是利用磁性材料磁滞回线中的某些量作为检测变量。由于这些量( 如饱和磁感应强度Bm、剩磁Br、矫顽磁力 1

互感和自感、涡流

互感和自感涡流 知识要点: 一、互感现象 两个相邻的线圈,当一个线圈中的电流变化时在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。变压器就是利用互感现象制成的。 二、自感现象 1 ?自感:当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势,这种现象叫做自感,相应的电动势叫做自感电动势。 2 ?典型电路: t 自感电动势方向服从楞次定律,即感应电流总是阻碍原电流的变化。 4?自感系数:公式E L—中的L叫做自感系数,简称自感或电感。自感系数与线圈 t 的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等因素有关。 三、涡流 1 ?定义:块状金属在磁场中运动,或者处在变化的磁场中,金属块内部会产生感应电流,这种电流在整块金属内部自成闭合回路,叫做涡流。 2 ?热效应:金属块中的涡流要产生热量。如果磁通量变化率大,金属的电阻率小,则涡流很强,产生的热量很多。利用涡流的热效应可以制成高频感应炉、高频焊接、电磁炉等感应加热设备。变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量,严重时还会使设备烧毁?为减少涡流,变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。 3 ?磁效应:块状导体在磁场中运动时,产生的涡流使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制成的 4 ?机械效应:磁场相对于导体转动,导体中的感应电流使导体受到安培力作用,安培力使导体运动起来,这种作用称为电磁驱动。交流感应电动机、磁性式转速表就是利用电磁驱动的原理工作的。 课堂练习 1 ?(海南)在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡, S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是( A ?合上开关,a先亮,b后亮;断开开关,a、b同时熄灭 B ?合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a先熄灭,b后熄灭

无损检测---涡流阵列检测技术基本原理

目录 一、什么是涡流阵列检测技术? 二、涡流检测基础知识 三、涡流阵列检测技术工作原理 四、涡流阵列检测技术特点 五、涡流阵列检测技术的国内外现状 一、什么是涡流阵列检测技术? “涡流阵列”,又叫”阵列涡流”,英文名称“Eddy Current Array(简称ECA)”。 JB/T 11780-2014 无损检测仪器涡流阵列检测仪性能和检验 阵列涡流检测 具有按一定方式排布、且独立工作的多个检测线圈,能够一次性完成大面积扫查及成像的涡流检测技术。 C扫相关显示与缺陷形状像不像? 并能形成直观性C扫图 二、涡流检测基础知识 1. ET工作原理—电磁感应 ①激励,悬空(电0→磁0 ) 空载阻抗 Z=Z0 M—互感系数~提离 R2—电涡流短路环负载~路径几何尺寸,σ2 L2—电涡流短路环自感系数~路径几何尺寸,μ2

2.影响放置式线圈阻抗的因素 a)提离 b)边缘效应 c)电导率 d)磁导率 e)工件几何尺寸 f)缺陷 g)表面状况 h)检测频率 影响阻抗变化的因素太多,限制了涡流探伤的应用! 3.放置式涡流探头的分类 4. 绝对式探头和差分式探头的对比 绝对式 信号来自1个感应线圈; 每个缺陷产生1个闭路(半8字); 对于小缺陷、长缺陷和渐变缺陷敏感; 可用于测量材料性能差异. 可能需要参考线圈执行系统平衡; 对提离非常敏感。 差分式 信号来自2个感应线圈的减法。. 每个缺陷产生2个闭路(8字) 对小缺陷特别敏感,但渐变缺陷不敏感; 对于小缺陷具有更好的信噪比; 对于提离不太敏感。 检测前,应该根据用途、被检工件状况等确定探头的工作模式和信号响应模式!

5. 常规涡流检测技术的特点 优点 ■适用于各种导电材质的试件探伤; ■可以检出表面和近表面缺陷; ■检测结果以电信号输出,容易实现自动化; ■由于采用非接触式检测,所以检测速度快; ■无需耦合剂,环保。 缺点 ■不能检测非导电材料; ■形状复杂的工件很难检测; ■各种干扰检测的因素较多,容易引起杂乱信号; ■无法检出埋藏较深的缺陷; ■一次覆盖范围小,检测效率低; ■检测结果不直观,不能显示缺陷图形,无法缺陷定性。 ECA 三、涡流阵列技术工作原理 1.涡流阵列工作原理 多个涡流线圈按照一定的物理构造方式排布组成阵列,按照特定的工作模式、信号响应方式组成若干个阵列元;阵列元是代表涡流检测工作模式、信号响应方式且能独立工作的最小单元(可视为“放置式涡流探头”),每个阵列元都含有发射线圈和接收线圈(包括自发自收线圈);为避免阵列元之间的相互串扰,通常会采用多路切换技术分时、分批激活阵列元;编码器触发仪器将阵列元的涡流检测数据及其位置数据保存;这些数据经过软 件处理,形成直观的C扫图。 1.多路切换技术 目的:避免串扰; 特点:切换速度非常快,不会影响检测。

自感和涡流专题

i 1 L S i 2 自感现象 1.如图所示电路中,A 、B 是相同的两小灯.L 是一个带铁芯的线圈,电阻可不计.调节 R ,电路稳定时两灯都正常发光,则在开关合上和断开时( ) A .两灯同时点亮、同时熄灭. B .合上 S 时,B 比 A 先到达正常发光状态. C .断开 S 时,A 灯会突然闪亮一下后再熄灭. D .断开 S 时,A 、B 两灯都不会立即熄灭,通过 A 、B 两灯的电流方向都与原电流方向相同. 2.如图所示的电路中,L 1、L 2是完全相同的灯泡,线圈L 的自感系数较大,它的电阻与定值电阻R 相等。下列说法正确的是( ) A .闭合开关S 时,L 1先亮、L 2后亮,最后它们一样亮 B .闭合开关S 时,L 1、L 2始终一样亮 C .断开开关S 时,L 2立刻熄灭、L 1 过一会才熄灭 D .断开开关S 时,L 2 、L 1 都要过一会才熄灭 3.如图所示,开关 S 闭合且达到稳定时,小灯泡能正常发光.则当闭合 S 和断开 S 的瞬间能观察到的 打开着,电流 I 0=E/2R,今合下电键将一个电阻器短路,于是线圈中有自感电动势产生,这自感电动势 ( ) A .有阻碍电流的作用,最后电流由 I 0 减小为零. B .有阻碍电流的作用,最后电流总小于 I 0. C .有阻碍电流增大作用,因而电流保持为 I 0 不变. D .有阻碍电流增大作用,但电流最后还是要增大到 2I 0. 6.如图所示,A 和 B 是电阻为 R 的电灯,L 是自感系数较大内阻不计的线圈,当 S 1 闭合、S 2 断开且电路稳定时,A 、B 亮度相同,再闭合 S 2,待电路稳定后将 S 1 断开,下列说法中正确的是( ) A .B 灯立即熄灭 B .A 灯先亮一下后再熄灭 C .有电流通过 B 灯,方向为 c →d D .有电流通过 A 灯,方向为 a →b 7.如图甲所示电路,S 是闭合的,此时流过线圈 L 的电流为 i 1,流过灯泡 A 的电流为 i 2,且 i 1>i 2, 在 t 1 时刻将 S 断开,那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是( ) 现象分别是( ) A .小灯泡慢慢亮;小灯泡立即熄灭B .小灯泡立即亮;小灯泡立即熄灭 C .小灯泡慢慢亮;小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 D .小灯泡立即亮;小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 4. 如图所示,A 、B 是两盏完全相同的白炽灯,L 是电阻不计的电感线圈,如果断开开关 S 1,接通 A i 1 i 2 -i 2 -i 1 A 甲 i 1 i 2 -i 2 -i 1 B i 1 i 2 -i 2 -i 1 乙 i 1 i 2 -i 2 -i 1 D S 2,A 、B 两灯都能同样发光。如果最初 S 1 是接通的, S 2 是断开的。那么,可能出现的情况是( ) A.刚一接通 S 2,A 灯就立即亮,而 B 灯则迟延一段时间才亮; B.刚接通 S 2 时,线圈 L 中的电流为零; C.接通 S 2 以后,A 灯变亮,B 灯由亮变暗; D.断开 S 2 时,A 灯立即熄灭,B 灯先亮一下然后熄灭。 5.如图所示电路,多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略,两个电阻器的阻值都是 R .电键 S 原来 i t 1 t i t 1 t i t 1 t i t 1 t

涡流检测电路的设计

文献综述 电子信息工程 涡流检测电路的设计 前沿 电涡流传感器有着诸多优点,这让它成为了科学研究和工业生产中广泛使用的非接触无损检测仪器。当金属导体处于交变磁场中时,导体表面就会产生感应电流,这种电流在导体中是自行闭合的,像水中漩涡那样在导体内旋状,所以称之为电涡流或者涡流。电涡流的产生必然要消耗一部份能量,从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化,这一物理现象就称为涡流效应。根据此涡流效应而制成的传感器,我们就称之为电涡流传感器。 由于对被测材料的敏感,电涡流传感器的广泛应用一直受到制约。为了消除传感器对被测材料的敏感性,可以采用新的变换电路原理。本文对电涡流传感器的建模和涡流特性进行了三维有限元仿真分析,同时电涡流传感器设计了新型的测量电路,并对该测量电路进行了仿真、优化和实验。[2] [1] 主题 一、电涡流传感器发展历程及应用 在一般的工程实际中,涡流检测包括测量和检测。对一些物理量,诸如距离、速度、加速度、转速等进行测量,对材料的化学成分和力学、电磁性能进行评估,对设备表面和内部线缺陷裂纹实施在线检测、分类和重构。随着涡流检测技术更深入广泛地应用,实际工程问题对涡流检测技术提出了更高的要求,成为推动涡流问题研究向更复杂更具体方向发展的源动力。 目前关于电涡流传感器的研究主要集中在非磁性被测体方面,关于磁性被测体的研究较少。早在1998年,英国universityofDerby的Tian等人就研究了电涡流传感器的输出与被测体的电磁特性之间的定性关系,他在论文中指出,对于非铁磁性被测体,其电阻率对输出的影响较大,而对于铁磁性被测体,其相

对磁导率和电阻率都会对输出产生影响。国内外很多文献也都指出了传感器输出对被测体电磁特性的敏感问题,并开展了相应的研究,但至今尚未发现改善这一缺陷的有效方法和思路。 二、电涡流传感器技术国内外研究现状 线圈的磁场分布直接影响传感器的性能,而线圈磁场分布又与探头结构和及其几何参数紧密相关。因此目前国内外关于电涡流传感器性能影响参数的研究主要集中在对线圈及其几何参数的研究。比如Garcia和Fava分别提出了一种计算任意形状线圈生成的磁场分布的方法。Theodoulidis提出了在具有矩形截面的矩形柱线圈作用下,位于其正下方的半无限大导体中的涡流分布闭合表达式。Fava等人通过二阶矢量势方法得到了矩形螺旋线圈产生的电磁场的解析表达式。sabbag和Buvat提出用体积积分法模拟含磁芯的传感器的工作状况来解决铁氧体磁芯引入后代来的空心圆柱线圈数学模型不再适用的问题;Burke利用半经验模型预测含磁芯的传感器线圈阻抗,并利用汉克转换计算线圈阻抗值。 国内对这方面的研究较少,主要是通过电涡流传感器对称轴上任意点的磁场强度与线圈几何参数的关系来反映电涡流传感器的性能。 目前传统的电涡流传感器处理电路一般都通过提取阻抗信号中的一个(电阻或感抗、幅值或相位)信息来反映被测量的变化,这方面的研究也较成熟。目前对电涡流传感器电路的研究主要集中在非线性校正和温度补偿方面。 三、电涡流传感器未来发展趋势 随着计算机技术、人工智能和信号处理技术的迅速发展,涡流问题的研究也取得了长足进展,使涡流检测技术在飞机机翼与螺栓连接疲劳损伤检测、核电站热输出管道检测、飞机燃气涡轮发动机叶片检测、海底石油管道及以发电机组为代表的旋转机械等重要零部件检测中得以运用。结合目前涡流检测技术研究存在不足,涡流检测技术的研究将会呈现以下趋势: 1.进一步完善不同被测体下线圈阻抗的求解理论。这里的不同被测体是指具有不同电磁特性的被测体。关于该方面的研究应包含两部分:一是不同被测体下线圈阻抗表达式的理论推导;二是研究获得线圈阻抗值的算法。当电磁场理论应用于电涡流传感器时,因为自身几何结构和边界条件的复杂性,导致线圈阻抗

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