涡流检测（课堂PPT）.ppt

涡流检测;;线圈交变电流（一次电流）激励的磁场是交变的，那么涡流也是交变的。这个交变的涡流会在周围空间形成交变磁场并在线圈中感应电动势。线圈中的磁场就是一次电流和涡流共同感生的合成磁场。合成磁场中包含了金属工件的电导率、磁导率、裂纹缺陷等信息。;优点： （1）不需耦合剂，与试件可接触也可不接触。 （2）对管、棒、线材易于实现自动化。 （3）能在高温、高速下进行检测。 （4）能进行多种测量，并能对疲劳裂纹监控。 （5）工艺简单、操作容易、检测速度快。;缺点： （1）只适合导电材料表面和近表面的检测。 （2）难以判断缺陷的种类、形状和大小。 （3）干扰因素较多，需要特殊的信号处理技术。 （4）对形状复杂的试件难以进行检测。;目的;主要应用： （1）能检测出材料和构件中的缺陷，例如裂纹、折叠、气孔和夹杂等。 （2）能测量材料的电导率、磁导率、检测晶粒度、热处理状况、材料的硬度和尺寸等。 （3）金属材料或零件的混料分选。通过检查其成分、组织和物理性能的差异而达到分选的目的。;主要应用： （4）测量金属材料上的非金属涂层、铁磁性材料上的非铁磁性材料涂层和镀层的厚度等。 （5）在无法进行直接测量的情况下，可用来测量金属箔、板材和管材的厚度，测量管材和棒材的直径等。;涡流检测的物理基础;1 电磁感应定律 楞次定律 闭合回路中产生的感应电流有确定的方向，它总是企图使自己产生的通过回路面积的磁通量，去抵偿或反抗引起感应电流的磁通量的改变。 楞次定律只确定了感应电动势和感应电流的方向，并没有确定感应电动势的大小。;;法拉第电磁感应定律 不论任何原因使穿过线圈的磁通量发生变化时，在线圈里就产生感应电动势，感应电动势的大小和磁通量对时间的变化率的负值成正比。;如果线圈的电阻为R，则线圈里的感应 电流为 ;2 自感和互感 自感：当电流通过回路时，变化的电流所产生的变化磁通也通过闭合回路。这样在回路中就激起感生电动势。这种由于回路中电流产生的磁通量变化，而在自己回路中激起感生电动势的现象称为自感现象，其感生电动势称为自感电动势。 ;互感：两线圈??路1和回路2，其中分别通以电流I1和I2，则任一回路中电流所产生的磁感应线将通过另一回路所包围的面积。其中任一回路电流发生变化时，其磁通量的变化，在另一回路中会产生感生电动势。两个载流回路相互激起感生电动势的现象称为互感现象。;互感 电动势 ;3 涡流检测中的电磁感应 交流电路中电压E与电流I之间关系为： ;二 涡流 如把一块金属导体放在变化着的磁场中，由于金属导体会不断切割磁力线，从而在金属导体中产生感应电动势。同时，在导体内形成一个自成闭合回路，其形状象水中旋涡的电流，这个电流就叫做涡流或涡电流。又叫做付科（Foucault）电流。 ;涡流的产生;趋肤效应和渗透深度 直流电在导体内流过时，它在导体横截面上的电流密度分布基本上是均匀的。但当交流电在导体中流动时，它在导体横截面上的电流分布很不均匀。表面层电流密度最大。越进入导体中心其电流分布随着距表面的深度增加而衰减，此现象即为交流电的趋肤效应。;趋肤效应的大小以渗透深度;涡流检测的试验基础 ; 线圈Ⅰ将激励出一个交变磁场。如果线圈Ⅰ、线圈Ⅱ和金属块靠的很近，以至于线圈Ⅰ所激励的磁场对线圈Ⅱ和金属块都有感应，那么在金属块中就会产生出涡流，而线圈Ⅱ中的电压表也相应地有一个读数。线圈Ⅰ是供激励磁场用的称为激励线圈；而线圈Ⅱ是供测量用的称为测试线圈。;结论： 电压表的读数会随金属材料的导电率或导磁率的变化而发生相应的改变。 电压表的读数会随金属材料的尺寸或厚度的变化而发生相应的改变。 电压表的读数会随线圈与金属材料之间的距离的变化而发生相应的改变。;涡流检测中的几种效应;电压表读数随金属材料的尺寸或厚度的变化而改变的现象，在涡流检测中我们称为尺寸效应。应用这个效应我们就可以用涡流检测法来测定金属薄板的厚度，以及测定金属棒材的直径。 ;电压表读数随线圈与金属块之间距离的变化而改变的现象，在涡流检测中我们称为“提离”效应。应用这个效应，我们就可以用涡流检测法来测定金属材料表面上的绝缘层的厚度。 ;涡流探伤法主要是用于检查金属表面或近表面上的裂纹等缺陷。由于被检零件一旦发生了裂纹等缺陷，那么在零件的缺陷处不仅导电率或磁导率发生了变化，而且零件的尺寸也发生了相应的变化。所以涡流探伤法既应用了导电率或导磁率效应，也应用了尺寸效应。 ;第三节 涡流阻抗分析法;一 线圈的阻抗和阻抗归一化 1 线圈的阻抗 用检测线圈的阻抗变化来测定受检试件性能影响而产生的涡流的变化。 ;线圈的等效电路;耦合线圈的阻抗;反射阻抗与视在阻抗;2 阻抗图;3 阻抗的归一化;归一化阻抗图的特点： （1）它消除了原边线圈电阻和电感的影响，具有通用性。 （2）阻抗图的曲线簇以