涡流检测相关知识幻灯片.ppt
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1、涡流检测相关知识第1页,共31页,编辑于2022年,星期日(1)法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律指出,通过闭合回路所包括的面法拉第电磁感应定律指出,通过闭合回路所包括的面积内的磁通量发生变化时,回路中将产生积内的磁通量发生变化时,回路中将产生感生电动势感生电动势感生电动势感生电动势。感。感生电动势生电动势E与闭合回路内的磁通量变化率成正比。与闭合回路内的磁通量变化率成正比。式中:式中:N线圈的匝数;线圈的匝数;磁通量的变化率:“-”表示感生电动势反抗回路中的磁通的变化。1涡流检测的原理涡流检测的原理第2页,共31页,编辑于2022年,星期日(2)自感与互感)自感与互感自感
2、自感当回路磁通量变化时,回路中会产生感生电动势。当回路磁通量变化时,回路中会产生感生电动势。同样,当回路中通过的电流发生变化时,也会引起回路磁同样,当回路中通过的电流发生变化时,也会引起回路磁通变化,从而在回路中产生感生电动势。由于这种感生电通变化,从而在回路中产生感生电动势。由于这种感生电动势是自感回路电路引起的,因此称为动势是自感回路电路引起的,因此称为自感电动势自感电动势,用,用表示。表示。第3页,共31页,编辑于2022年,星期日式中:式中:L自感系数,与线圈形状、大小和匝数等有关:自感系数,与线圈形状、大小和匝数等有关:回路中电流的变化率:回路中电流的变化率:“-”表示自感电动势反抗
3、回路中电路的变化。表示自感电动势反抗回路中电路的变化。互感互感当两个线圈互相靠近时,任何一个线圈的电流发生变化,当两个线圈互相靠近时,任何一个线圈的电流发生变化,都都会引起另一个线圈内、磁通量的变化,从而在另一个线圈会引起另一个线圈内、磁通量的变化,从而在另一个线圈中产生感中产生感生电动势。这种两个靠近的截流回路电流发生变化生电动势。这种两个靠近的截流回路电流发生变化时互相激起感生电动势的现象称为时互相激起感生电动势的现象称为互感互感互感互感。第4页,共31页,编辑于2022年,星期日当线圈当线圈1、2靠近时,线圈靠近时,线圈1中电流中电流变化在线圈变化在线圈2中激起中激起的感生电动势为的感生
4、电动势为,线圈,线圈2中的电流中的电流变化在线圈变化在线圈1中激中激起的感生电动势为:起的感生电动势为:式中:式中:M互感系数,与两线圈形状、大小、匝数、互感系数,与两线圈形状、大小、匝数、相对位置等有关。相对位置等有关。线圈线圈1中电流的变化率;中电流的变化率;线圈线圈2中电流中电流的变化率;的变化率;表示互感电动势反抗回路中电流的变化。表示互感电动势反抗回路中电流的变化。“”第5页,共31页,编辑于2022年,星期日(3 3)涡流检测原理)涡流检测原理)涡流检测原理)涡流检测原理涡流检测的原理示意图涡流检测的原理示意图涡流检测的原理示意图涡流检测的原理示意图第6页,共31页,编辑于2022
5、年,星期日如图所示:试件中的涡流与给试件施加交流磁场线圈的电如图所示:试件中的涡流与给试件施加交流磁场线圈的电流相反。由涡流所产生的交流磁场也产生交变磁力线,它流相反。由涡流所产生的交流磁场也产生交变磁力线,它通过激励线圈时又感生出反作用电流。如果工件中涡流变通过激励线圈时又感生出反作用电流。如果工件中涡流变化,这个反作用电流也变化。测定它的变化,就可以测得化,这个反作用电流也变化。测定它的变化,就可以测得涡流的变化,从而得到试件的信息。涡流的变化,从而得到试件的信息。试件中涡流的分布及其电流大小由线圈的形状和尺寸,试验频率,试件中涡流的分布及其电流大小由线圈的形状和尺寸,试验频率,导体的电导
6、率,磁导率,形状和尺寸,导体与线圈间的距离以及导导体的电导率,磁导率,形状和尺寸,导体与线圈间的距离以及导体表面的缺陷所决定的。因此,根据检测到的试件中的涡流,就可体表面的缺陷所决定的。因此,根据检测到的试件中的涡流,就可以取得关于试件材质,缺陷和形状尺寸等信息。以取得关于试件材质,缺陷和形状尺寸等信息。由于激励电流和反作用电流的相位会出现一定差异,这个相位由于激励电流和反作用电流的相位会出现一定差异,这个相位差随着试件的性质而改变,因此,常通过测量这个相位的变化差随着试件的性质而改变,因此,常通过测量这个相位的变化来检测试件的有关信息。这个相位的变化与线圈阻抗的变化密来检测试件的有关信息。这
7、个相位的变化与线圈阻抗的变化密切相关,现在,大多数的涡流检测仪器都以阻抗分析法为基础,切相关,现在,大多数的涡流检测仪器都以阻抗分析法为基础,来识别各种引起涡流变化的因素。来识别各种引起涡流变化的因素。第7页,共31页,编辑于2022年,星期日涡流检测定义及适用:涡流检测定义及适用:涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法。检测方法。当把导电试件置于交变磁场之中,在工件中就有感应电当把导电试件置于交变磁场之中,在工件中就有感应电流存在,即产生涡流。工件自身物理性质(如电导率、流存在,即产生涡流。工件自身物理性质(如电导率、磁导率、形状
8、,尺寸和缺陷等)的变化,会导致涡流的磁导率、形状,尺寸和缺陷等)的变化,会导致涡流的变化。通过观测工件中涡流的变化,就可以判定工件的变化。通过观测工件中涡流的变化,就可以判定工件的性质,状态,称为涡流检测。性质,状态,称为涡流检测。涡流检测只适用于检测导电材料涡流检测只适用于检测导电材料第8页,共31页,编辑于2022年,星期日由于涡流具有集肤效应,因此涡流检测只能检由于涡流具有集肤效应,因此涡流检测只能检测表面和近表面的缺陷。测表面和近表面的缺陷。由于试件形状的不同、检测部位的不同,所以由于试件形状的不同、检测部位的不同,所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。检测线圈的形状与接近试件
9、的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要,人们设计了各种各样为了适应各种检测的需要,人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。的检测线圈和涡流检测仪器。第9页,共31页,编辑于2022年,星期日2涡流检测系统涡流检测系统涡流检测系统包括涡流检测仪、检测线圈、对比试块等。涡流检测系统包括涡流检测仪、检测线圈、对比试块等。涡流检测系统包括涡流检测仪、检测线圈、对比试块等。涡流检测系统包括涡流检测仪、检测线圈、对比试块等。一、涡流检测仪一、涡流检测仪一、涡流检测仪一、涡流检测仪(1 1)涡流检测仪器的类别)涡流检测仪器的类别)涡流检测仪器的类别)涡流检测仪器的类别涡流检测仪是根据不同的检测目的,应
10、用不同的方法抑制涡流检测仪是根据不同的检测目的,应用不同的方法抑制涡流检测仪是根据不同的检测目的,应用不同的方法抑制涡流检测仪是根据不同的检测目的,应用不同的方法抑制干扰信息,拾取有用信息的电子仪器。根据用途、使用、显示干扰信息,拾取有用信息的电子仪器。根据用途、使用、显示干扰信息,拾取有用信息的电子仪器。根据用途、使用、显示干扰信息,拾取有用信息的电子仪器。根据用途、使用、显示等不同分为以下几类。等不同分为以下几类。等不同分为以下几类。等不同分为以下几类。按用途分按用途分按用途分按用途分 探伤仪探伤仪探伤仪探伤仪 材料分选仪材料分选仪材料分选仪材料分选仪 测厚仪测厚仪测厚仪测厚仪 按使用方式
11、分按使用方式分按使用方式分按使用方式分手动涡流仪手动涡流仪手动涡流仪手动涡流仪自动涡流仪自动涡流仪自动涡流仪自动涡流仪第10页,共31页,编辑于2022年,星期日 按显示方式分按显示方式分按显示方式分按显示方式分 图像显示图像显示图像显示图像显示 数字显示数字显示数字显示数字显示 指针显示指针显示指针显示指针显示此此外外,按按信信号号处处理理方方法法不不同同还还可可以以分分为为相相相相位位位位分分分分 析析析析仪仪仪仪、频率分析仪、振幅分析仪频率分析仪、振幅分析仪频率分析仪、振幅分析仪频率分析仪、振幅分析仪等几种。等几种。第11页,共31页,编辑于2022年,星期日二、二、涡流检测仪原理与组成
12、涡流检测仪原理与组成涡流检测仪的涡流检测仪的工作原理工作原理工作原理工作原理是:振荡器产生各种频率的振荡是:振荡器产生各种频率的振荡电流通过检测线圈产生交变磁场在试件中感生涡流。当电流通过检测线圈产生交变磁场在试件中感生涡流。当试件存在缺陷或物性变化时,线圈电压发生变化,通过试件存在缺陷或物性变化时,线圈电压发生变化,通过信号输出电路将线圈电压变化量输入放大器放大,经信信号输出电路将线圈电压变化量输入放大器放大,经信号处理器消除各种干扰信号,最后将有信号输入显示器号处理器消除各种干扰信号,最后将有信号输入显示器显示检测结果。显示检测结果。第12页,共31页,编辑于2022年,星期日一般的涡流检
13、测仪主要由振振振振荡荡荡荡器器器器、探探探探头头头头(检检检检测测测测线线线线圈圈圈圈)、信信信信号号号号输输输输出出出出电电电电路路路路、放放放放大大大大器器器器、信信信信号号号号处处处处理理理理器器器器、显显显显示示示示器器器器、电电电电源源源源等部分组成,其方原理框图如下图所示。第13页,共31页,编辑于2022年,星期日二、检测线圈(探头)二、检测线圈(探头)二、检测线圈(探头)二、检测线圈(探头)(1 1)检测线圈的作用)检测线圈的作用)检测线圈的作用)检测线圈的作用1.交交变变的的激激励励电电流流作作用用下下产产生生交交变变磁磁场场,使使试试件件感感生生涡涡流。流。2.拾拾取取因因
14、试试件件物物性性变变化化引引起起涡涡流流磁磁场场变变化化的的信信息息,并并将将其其转换为电信号转换为电信号第14页,共31页,编辑于2022年,星期日按用途分类的线圈(a)外穿过式外穿过式(b)内穿过式内穿过式(c)放置式放置式(2)(2)(2)(2)检测线圈的种类检测线圈的种类检测线圈的种类检测线圈的种类1 1按用途分按用途分1 1)外穿过式线圈外穿过式线圈 2 2)内通过式线内通过式线3 3)放置式线圈放置式线圈第15页,共31页,编辑于2022年,星期日2.按结构分按结构分(1)自感式线圈自感式线圈(2)互感式线圈互感式线圈图图按结构分类的线圈按结构分类的线圈(a)自感式)自感式(b)互
15、感式)互感式第16页,共31页,编辑于2022年,星期日3.按使用方式按使用方式(1)绝对式线圈(绝对式线圈(2)自比式线圈(自比式线圈(3)他比式线圈他比式线圈图按使用方式分类的线圈(a)绝对式)绝对式(b)自比式)自比式(c)他比式)他比式第17页,共31页,编辑于2022年,星期日三、对比试样三、对比试样涡涡流流检检测测中中的的对对比比试试样样是是按按一一定定的的用用途途设设计计制制作作的的具具有有人工缺陷的试样,用于进行对比实验。人工缺陷的试样,用于进行对比实验。(1)对比试样的用途)对比试样的用途1测试设备的性能测试设备的性能2调节检测灵敏度调节检测灵敏度3验收产品质量验收产品质量第
16、18页,共31页,编辑于2022年,星期日(2)对试样的要求)对试样的要求1对比试样的材质、形状、尺寸、热处理状态和面对比试样的材质、形状、尺寸、热处理状态和面状态与被检测试件相同,一般从被检试件上截取。状态与被检测试件相同,一般从被检试件上截取。2对比试件上的人工缺陷位置尺寸形状符合要求。对比试件上的人工缺陷位置尺寸形状符合要求。尺寸与被检试件中的自然缺陷相似。尺寸与被检试件中的自然缺陷相似。3对比试样形状规则,表面不得有划伤、锈斑变形、对比试样形状规则,表面不得有划伤、锈斑变形、凹陷或凸起等。凹陷或凸起等。第19页,共31页,编辑于2022年,星期日三、对比试样的种类三、对比试样的种类1孔
17、型对比试样2槽型对比试样第20页,共31页,编辑于2022年,星期日44涡流检测工艺要点涡流检测工艺要点涡流检测工艺要点涡流检测工艺要点4.14.1试件表面的清理试件表面的清理试件表面的清理试件表面的清理4.24.2探伤规范的选择探伤规范的选择探伤规范的选择探伤规范的选择(一)线圈的选择(一)线圈的选择(一)线圈的选择(一)线圈的选择aa试件的形状和尺寸试件的形状和尺寸试件的形状和尺寸试件的形状和尺寸 bb线圈的参数线圈的参数线圈的参数线圈的参数 cc适合于被检缺陷适合于被检缺陷适合于被检缺陷适合于被检缺陷(二)频率的选择(二)频率的选择(二)频率的选择(二)频率的选择aa集肤深度和检测灵敏度
18、集肤深度和检测灵敏度集肤深度和检测灵敏度集肤深度和检测灵敏度bb检测因素的阻抗特性检测因素的阻抗特性检测因素的阻抗特性检测因素的阻抗特性第一第一第一第一 选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率第二第二第二第二 选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变化之间有最大相位差时的频率(适用具有相位化之间有最大相位差时的频率(适用具有相位化之间有最大相位差时的频率(适用具有相位化之
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