脉冲涡流检测技术.ppt

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内容 第一章 涡流检测技术概述 第二章 脉冲涡流检测理论 第三章 脉冲涡流检测技术研究进展 第四章 展望 第一章 脉冲涡流检测技术概述 1.无损检测技术的定义 2.无损检测的作用 3.涡流检测的优点 4.涡流检测的缺点 5. 涡流检测的发展 6.脉冲涡流检测的优势 1.无损检测技术的定义 无损检测技术是在不损伤被检测对象的条件下,利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化,来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷,并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。 2.无损检测的作用 现代工业是建立在无损检测基础之上的。统计资料显示,产品经过无损检测后能大大增值,大致情况是: 机械产品增值5%; 国防、宇航、原子能产品增值12%~18%; 火箭增值20%。 无损检测水平能够反映该部门、该行业、该地区甚至该国家的工业技术水平。 3.涡流检测的优点 对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高; 应用范围广,对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实施检测; 不需用耦合剂; 在一定条件下,能反映有关裂纹深度的信息; 可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其他检测方法不适用的场合实施监测。 4.涡流检测的缺点 涡流探伤的对象必须是导电材料,且由于电磁感应的原因,只适用于检测金属表面缺陷,不适用于检测金属材料深层的内部缺陷; 金属表面感应的涡流的渗透深度随频率而异,激励频率高时金属表面涡流密度大,随着激励频率的降低,涡流渗透深度增加,但表面涡流密度下降,所以探伤深度与表面伤检测灵敏度是相互矛盾的,很难两全。当对一种材料进行涡流探伤时,须要根据材质、表面状态、检验标准作综合考虑,然后再确定检测方案与技术参数。 采用穿过式线圈进行涡流探伤时,线圈覆盖的是管、棒或线材上一段长度的圆周,获得的信息是整个圆环上影响因素的累积结果,对缺陷所处圆周上的具体位置无法判定。 旋转探头式涡流探伤方法可准确探出缺陷位置,灵敏度和分辨率也很高,但检测区域狭小,在检验材料需作全面扫查时,检验速度较慢; 涡流探伤至今还是处于当量比较检测阶段,对缺陷做出准确的定性定量判断尚待开发。 5. 涡流检测的发展 1824年,加贝就发现了铜板对摆动着的磁铁有阻尼现象,提出了涡流存在的实验; 1831年,法拉第发现了电磁感应现象,并在实验的基础上提出了电磁感应定律。 1873年,麦克斯伟继承和发展了法拉第的思想,将法拉第的概念用完整的数学方程式表示出来,建立了系统严密的电磁场理论。 1879年,休斯首先将涡流检测应用于实际——判断不同的金属和合金; 1926年,涡流测厚仪问世。但真正在理论和实践上完善涡流检测技术的是德国的福斯特博士; 我国60年代开始开展涡流检测的研究工作,并先后研制成功了一系列检测系统。 6.脉冲涡流检测的优势 传统涡流采用单一频率的正弦电流作为激励,脉冲涡流则采用具有一定占空比的方波作为激励; 传统涡流检测对感应磁场进行稳态分析,即通过测量感应电压的幅值和相角来确定缺陷的位置,而脉冲涡流则对感应磁场进行时域的瞬态分析,以直接测得的感应磁场最大值出现的时间来进行缺陷检测。 理论上,脉冲涡流比单频正弦涡流能提供更多信息,因为脉冲涡流可提供某一范围的连续多频激励; 脉冲涡流信号比多频涡流信号响应更快,因为它同时运行一列不同的电流频率。 第二章 脉冲涡流检测的原理 基本概念 激励信号频率与涡流检测的关系 脉冲信号 脉冲涡流检测原理 脉冲涡流检测系统的结构 脉冲涡流典型时域波形图 脉冲涡流典型时域特征参数 脉冲涡流时域信号在不同频段的功率谱曲线 1.基本概念 透入深度:由于交变磁场的交连在试件中产生的涡流并不是自表面而下均匀分布的,而是在表面上涡流最密集而随在材料中透入深度增大作指数衰减。涡流透入材料的距离称为透入深度。 趋肤深度:涡流密度衰减到其表面值1/e(37%)时的透入深度称为标准透入深度,也称趋肤深度。 2.激励信号频率与涡流检测的关系 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。 3.

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