涡流检测第5章-涡流检测新技术详解.ppt

由图可以看出，随两线圈间距的增加，检测线圈感应电压的幅值开始急剧下降，然后变化趋于缓慢，而相位存在一个跃变。通常把信号幅值急剧下降后变化趋缓而相位发生跃变之后的区域称为远场区；靠近激励线圈信号幅值急剧下降区域称为近场区；近场区与远场区之间的相位发生较大跃变的区域称为过渡区域。 5.2脉冲涡流检测技术 涡流检测的有效性和可达性密切依赖于激励信号的频率。 一般地，频率越高，则涡流趋于被检测对象的表面分布，对于表面微小缺陷的检出能力越高，但由于随着透入深度的增大而高频涡流急剧衰减，因此对于表面下具有一定深度的近表面缺陷则难以产生有效的响应；相反，频率越低，则涡流在被检测对象表面下的透入深度增大，可对试件近表面一定深度范围内的缺陷产生响应，但对于表面缺陷的检测灵敏度随激励信号频率的降低而明显下降。 以降低检测灵敏度来提高涡流检测深度，或以减小涡流透入深度来提高检测灵敏度，长期以来一直是常规涡流检测应用中在二者之间权衡取舍的焦点。 5.2.1 前言 宽带脉冲信号可按傅立叶级数变换理论分解为无限多低、中、高频的正弦波之和； 以重复的宽带脉冲（如方波）代替正弦交变信号进行激励和检测的脉冲涡流响应信号中包含有被检测对象被检测对象表面、近表面和表层一定深度范围内的质量信息，较好地解决了常规涡流所不能兼顾的检测灵敏度和检测深度的矛盾； 近年来成为国内外涡流检测技术与应用研究中最受关注的热点领域之一。 5.2.2 脉冲涡流检测的基本原理 脉冲涡流通常是以一定占空比的方波作为激励信号施加于初级线圈，当载有方波电信号的初级线圈接近导电材料或试件时，在导体中感应产生瞬变的涡流和再生磁场。瞬时涡流的大小、衰减状况与导体的电磁特性、几何形状及耦合状况相关，次级线圈（或电磁传感器）接收到的涡流再生磁场包含有被检测对象导电率、磁导率及形状尺寸的相关信息，据此可实现脉冲涡流的检测与评价。 检测信号，即瞬态感应电压Vf的大小可根据法拉第电磁感应定律计算得出： 其中，Vp为理想点线圈的感应电压，其表达式为： 5.2.3 脉冲涡流检测技术研究的近况 3.1 脉冲涡流特征的研究 在同一材料的圆柱形金属导体直径方向不同位置上预制了相同尺寸的人工缺陷，利用磁场测量装置测量并记录了个人工缺陷响应信号的特征值，如表1所列数据。 表1 脉冲涡流对于不同位置缺陷响应的时域和频域特征值[1] 基于霍尔传感器具有小型化、可以实现对磁场的直接测量，并且在较宽的低频范围内具有比检测线圈更高灵敏度的特点，较多的研究试验采用细的铜漆包线绕制激励线圈、以霍尔传感器作为探测元件而构成了另一类脉冲涡流检测用传感器。 与常规涡流检测线圈类似，有用一个霍尔片作为检测单元的“绝对式”霍尔传感器，也有将两个反向连接的霍尔片作为检测单元的“差动式”霍尔传感器。近年来研究人员还采用了集成的霍尔传感器，如95A型、UGN3505型等线性集成传感器。 3.3 脉冲涡流检测参数的优化 脉冲涡流检测参数的优化主要包括脉冲重复频率、脉冲方波占空比等条件的选择。 脉冲涡流检测参数的优化主要包括脉冲重复频率、脉冲方波占空比等条件的选择。 5.2.4 脉冲涡流检测技术应用的进展 到目前为止，国内尚没有商品化的脉冲涡流检测仪，本节所述的脉冲涡流检测技术的应用研究进展，主要是指相关研究人员利用自行设计、制作的简单脉冲涡流仪和传感器，针对模拟一些实际需求中的问题在实验室以带有人工缺陷的试样为对象，开展脉冲涡流检测应用研究的情况。此外，对利用进口的脉冲涡流仪在不去除隔热层和保护层条件下检测输油管线和蒸汽管道的实际应用情况作简要说明。 （1）金属表面、近表面裂纹缺陷的模拟检测 针对表面和次表面两类裂纹缺陷，在8mm厚的铜合金和铝合金板上分别加工制作了宽度为2mm，深度为2mm、4 mm和6 mm人工缺陷。试验结果表明：对于表面下裂纹，随着缺陷深度的增大，感应磁场最大值出现的时间就会越长；但是，对于表面裂纹，不同深度裂纹的感应磁场最大值出现的时间几乎相同。 这说明脉冲涡流更适用于表面下深层裂纹的定量检测。在实际应用中，可根据不同深度人工缺陷的响应数据绘制出深度与感应磁场最大值出现时间的对应曲线，实际检测中测出缺陷响应信号最大值出现的时间后，对应到参考曲线上就可以确定缺陷的深度。 （2）腐蚀缺陷的定量检测及扫描成像