涡流检测技术 任务6 有效磁导率与特征频率 任务6 有效磁导率与特征频率.doc

PAGE 1 PAGE 2 理化测试与质检技术专业教学资源库 《涡流检测》课程 涡流检测技术 ——有效磁导率与特征频率 主讲教师：张咏军 西安航空职业技术学院 学习情境3 涡流检测技术 任务6 有效磁导率与特征频率 涡流检测的关键问题是对检测线圈阻抗的分析。引起阻抗变化的直接原因是线圈中磁场的变化，所以对检测线圈阻抗进行分析，首先需要分析和计算工件放入检测线圈后磁场的变化情况，然后得到检测线圈阻抗的变化，才能对工件的各种影响因素进行分析。但磁场变化分析是比较困难的，为了简化线圈阻抗分析问题，德国学者福斯特Forster提出了有效磁导率的概念。 一、有效磁导率 动画链接“福斯特假想模型”。 动画链接：如图3-6-1所示，在半径为，相对磁导率为的长直圆柱导体上，紧贴密绕一螺线管线圈。当线圈通以交变电流时，则在线圈内圆柱导体中产生沿径向变化的交变磁场，而圆柱导体的磁导率是一恒量。为了便于对线圈的阻抗进行分析，基于相同磁效果，即，福斯特提出一个假想模型：圆柱导体的截面上有一个恒定不变的磁场，而磁导率却在截面上沿径向变化，它所产生的磁通等于圆柱导体内真实的物理场所产生的磁通。这样就用一个恒定的磁场和变化着的磁导率替代了实际上变化着的磁场和恒定的磁导率。 这个变化的磁导率就是有效磁导率，用表示。 图3-6-1 福斯特假想模型 有效磁导率的定义方式，类似于根据相同热效应定义交流有效值的概念，根据计算推导出有效磁导率为： （3.6.1） 式中，——导体的半径；——电磁传播常数，。 由上式可知：有效磁导率是一个复数，以作为变量，其决定试件内涡流和磁场强度的分布，是与激励频率、电磁特性、导体半径相关的复变量。 二、特征频率 特征频率用表示，它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。 特征参数含有除缺陷外棒材尺寸和材料性能的信息，即 （3.6.2） 式中，——试样半径 ；——材料电导率；——材料磁导率。 特征频率应用在“根据特征频率参数计算检测频率”处。具体方法是：根据试件特性计算特征频率，对于不同形状件都对应有不同的参考值，可通过技术资料直接查最佳频率比取值范围，由此计算得出激励频率。 根据，推出，则有效磁导率变换为： 我们知道有效磁导率是以作为变量，而，所以有效磁导率可以用实际涡流检测频率与特征频率的频率比作为变量。