涡流检测-第2章要点.ppt

当管的内径保持不变，而管材的电导率或试验频率改变时，线圈阻抗沿f/fg曲线移动，与内径变化时阻抗曲线的移动，两者之间具有较大的夹角，容易分离，因此，利用内穿过式线圈对管件内部进行检测，对腐蚀效应有良好的检测结果。 2.2.3放置式穿过式线圈的阻抗分析 根据用处、结构、形状不同，有各自的名称：笔式探头、钩式探头、平探头和孔探头。 1.影响阻抗变化的主要因素 实际的ET中，影响因素：提离、电导率、磁导率、频率、缺陷、工件厚度、线圈的直径。 ①提离效应的影响 提离效应是指应用点式线圈时,线圈与工件之间的距离变化会引起检测线圈阻抗的变化。 原因：由于线圈和工件之间距离的变化会使到达工件的磁力线发生变化，改变了工件中的磁通，从而影响到线圈的阻抗。 ②边缘效应的影响 当线圈移近工件的边缘时，涡流流动的路径发生畸变，会产生“边缘效应”干扰信号。 干扰信号一般远远超过所要检测的信号，在实际ET中，利用一些电的或机械的方法来消除边缘效应的干扰 ET时，提离效应影响很大，多用适当的电学方法予以抑制；但也可以利用它，利用提离效应可以测量金属表面涂层或绝缘覆盖层的厚度。 ③工件电导率、磁导率的影响 1）随着电阻率的增加，阻抗值沿着阻抗曲线向上移动。 2）对非铁磁性材料，相对磁导率为1，不影响阻抗。 3）对铁磁性性材料，相对磁导率远远大于1，对阻抗影响显著。 对高磁导率的铁磁性材料检测时，由于磁导率不是一个常数，微小的磁导率都会引起很大的本底噪声。 消除方法：用直流磁化将被检工件磁化到饱和，是磁导率变小，达到某一常数。 ④试验频率的影响 频率和电导率在阻抗图上的效应是一致的。 阻抗图是以f/fg为参数描绘出来的，f/fg一般取10—40。 若f/fg过小，则电导率变化方向与直径变化方向的夹角很小，用相位分离法难以分离，但也不宜过大。 频率增大时，由于集肤效应，涡流会局限于表面薄层流动；频率降低时，深入深度增大，阻抗值沿曲线向上移动。 ⑤工件厚度的影响 工件变薄时，阻抗值沿 曲线向上移动。与电阻 率增大的效应相似。 ⑥线圈直径的影响 线圈直径增加，阻抗值沿曲线向下移动，与频率增大的效应相似。 原因：线圈直径的增加使工件的磁通密度增加了，增大了涡流值，这相当于电导率的增大 2.特征参数 特征参数是指将频率、线圈直径和工件参数结合在一起得到的一个参数。 图中，实线表示当提离为常数时，Pc从零增加到无穷大所得到的阻抗曲线。虚线表示当Pc保持不变时，探头从无穷远到和工件接触所得到的曲线。 特征参数的用途在于它提供了一个模拟参数，当检测对象不一样时，只要特征参数相同，在归一化阻抗图上就有相同的工作点。 为了得到高的精度，工作点需选择在阻抗曲线的拐点部分。因为阻抗曲线和提离效应有较大的相角。 相角说明： 1、θ0：电感电压和电流之间的相角，90度。 2、θ1：arctan(ωL/Rl)，电压矢量和横轴之间的夹角。 3、△θ1：当探头移过缺陷时，归一化电压量的相位变化。 4、θ2：感应电压和激励电压间的相位。 5、△θ2：当探头移过缺陷时，感应电压相位的变化。 6、θ3：缺陷和提离电压信号之间的相位差，这是一个很重要的参数。 7、β：涡流的相位滞后，即深度为X处的涡流相位和表面涡流相位差。 8、θ许多涡流仪器都有相位旋钮，用它可以将整个阻抗平面进行旋转，通常将提离旋转到水平位置。（因为在涡流仪器的显示中，电感和电阻的绝对方向可能是不知道。） 3.相位 根据理论麦克斯韦方程组可以求出圆柱体内实际的总磁通。 ——圆柱体半径； 式中 ——零阶贝塞尔函数， 由此导出有效磁导率。 令 ，即 得 式中 ——真空中磁导率， ——相对磁导率，非磁性材料， =1； ——试样的电导率 （ ）(西门子/米)； 实际应用中把函数变量的模等于1的频率称为特征频率或界限频率，用fg表示。 2.特征频率 是工件的一个固有特性，取决于工件自身的电磁特性和几何尺寸。 ——圆柱体的半径（m）； ——特征频率（Hz）. ， 上式变为 以cm为单位时， 式中 ——圆柱体直径（cm）。 对于非铁磁性材料 对于一般的试件频率，贝塞尔函数的变量可表示为 以此代入计算有效磁导率的公式得 由上式可知，有效磁导率是一个含有实部和虚部得复数，它是变量的函数，与其他的因素无关。 有效磁导率随着f/fg的增大，虚部先增大后减小，实部逐渐减小。 3.涡流相似律 由前页的磁导率公式可知，有效磁导率完全取决于频率比。而是描述试件内涡流和磁场分布的物理量。因此试件中涡流和磁场的分布仅是的函数。对于两个形状相似的不同试件，如果二者的频率比相同，那么这两个试件的有效磁导率就相同，它们的涡