涡流检测理论.ppt

式中： 是零阶和一阶贝塞尔函数 关系式： 按照Forst模型可得 式中，贝塞尔函数的虚宗量为 利用开尔文函数关系式： 有效磁导率 特征频率是工件的固有特性，取决于工件的电磁 特性及几何尺寸。 的贝塞尔函数虚宗量为 电导率，单位S/m 磁导率，单位H/m 半径，单位为m 特征频率 工程上常采用混合单位制。对于非铁磁性材料， 可得 式中， 电导率，单位 ； 试件直径，单位cm。 在常用的工程单位制中，还可表示为： 式中， 电导率，单位为％IACS； 试件直径，单位cm。 特征频率公式变化： 分析检测线圈阻抗时，常以 作 参数。有效磁导率亦可用频率比 作为变量。 频率比： 对于两个不同的试件，只要各自对应的频率比f/fg值相同，则有效磁导率、涡流密度及磁场强度的几何分布也相同。 涡流试验相似律 不连续性的涡流试验相似律 涡流试验相似律 含圆柱导体长直载流螺线管：设圆柱导体半径 小于螺线管的内半径 ，单位长度的匝数为 。 三、归一化感应电压 填充系数 线圈单位长度上的感应电动势为： 单位长度上线圈归一化感应电动势为： 故空载时单位长度上的感应电动势为： 线圈空载时，横截面上的磁通量为： 螺线管有载，有 ，则单位长度上阻抗为： 故单位长度上的归一化阻抗： 线圈填充系数 螺线管空载，则单位长度上的阻抗为： 空载时单位长度上的电感量。 螺线管有载 单位长度归一化复阻抗或复电压平面图是有效磁导率的复平面图。 含非铁磁性金属圆柱体穿过式线圈（填充系数=1） 线圈感应电压正比于交流电磁场的时间导数，因此线圈电压与真实磁场信号相位偏移90°。 激励线圈环绕在试件表面 (a) 无缺陷时涡流场分布；(b)有缺陷时涡流场分布 当交变电流通过导体时，分布在导体横截面上的电流密度是不均匀的，即表层电流密度最大，越靠近截面的中心电流密度则越小。 优点 检测速度快，易于实现自动化。 表面、亚表面缺陷检出灵敏度高。 能在高温状态下进行检测。 多用途的检测技术。 检验结果可以实时显示和长期保存，并进行分析。 局限性 只限于导电材料； 只限于表面和近表面的检测； 干扰因素多，需要特殊的信号处理； 对复杂形状的零件进行全面检测时效率低； 探伤时，判断缺陷的种类和形状较难。 三、涡流检测特点 四、涡流检测应用范围 涡流检测设备 涡流检测技术应用 航空航天、军工领域 航空发动机叶片裂纹、螺栓及螺孔内裂纹、飞机多层结构、起落架、轮毂和铝蒙皮下等表面和亚表面缺陷。 电力、石化领域 涡流技术用于电站（火电厂、核电站）、石油化工油田（输油管道、抽油杆、钻杆等）、炼油厂、化工厂等领域的有色及黑色金属管道（铜管、钛管、不锈钢管、锅炉四管等）在役和役前检测。 冶金、机械领域 涡流技术可用于各种金属管、棒、线、丝材的在线、离线探伤。能够有效抑制管道在线、离线检测时的某些干扰信号（如材质不均、晃动等），对金属管道内外壁缺陷检测都具有较高的灵敏度； 五、无损检测方法比较 §1.2 物理基础 一、材料导电性 1、物理本质 物质分类： 导体：金、银、铜、铁 导电性能良好 绝缘体：橡胶、陶瓷、云母、木材 导电性能差 半导体：硅、锗 介于导体和绝缘体之间 注意：在一定条件下可以相互转化。 物理本质： 原子：原子核+电子 中性 一般情况：电子绕原子核旋转运动 特殊情况：电子脱离--自由电子；原子核--正离子 金属：正离子+自由电子 导体： 自由电子在电场下定向移动 绝缘体 自由电子较少 欧姆定律 2、电阻 电阻率，单位Ω*m μΩ*cm 电导率，单位S/m（西门子/米） 国际退火铜标准IACS（1.7241*10-8Ω*m） 标准退火铜电阻率 金属电阻率 ×100%IACS 3、影响导电性因素 温度： 温度升高，电阻增大 电阻温度系数 杂质： 晶格畸变，电阻率增加 形变： 冷加工导致晶格畸变，电阻率增加 应力： 拉应力或扭转应力提高电阻率 单向压应力，电阻率降低 拉应力 压应力 热处理： 不同热处理工艺电导率差异较大 二、材料导磁性 1、磁滞回线 P + Hm H B Bm ? Q Br P? Hc ? － Hm ? Q? 当H?= 0时,B =Br 叫剩磁 当H反向?=Hc时, B =0 Hc叫矫顽力，表示铁 磁质抵抗去磁的能力.