第四章 涡流探伤装.pptVIP

一套涡流探伤装置主要包括：检测线圈、涡流探伤仪和一些辅助的设备。 4.1 检测线圈 4.1 .1检测线圈功能和组成 ① 激励功能 ② 测量功能 4.1.2检测线圈的种类和特点 随着检测线圈形状、大小及绕制方法不同，线圈对试件中的缺陷以及试件材质变化等的检出能力是不同的。 ⑴ 检测线圈的基本形式（按适用方式分类） ① 穿过式线圈 可一次检测试件的整个圆周并连续进行，检测速度快，容易实现自动化探伤，特别适用于大批量冶金产品的检查。 ② 内插式线圈 ③ 探头式线圈 ⑵ 按使用方法分类 ①绝对式线圈 测量绕组只是采用一个绕组进行工作的检测线圈称为绝对式线圈。 绝对式线圈直接测量线圈阻抗的变化。 绝对式线圈用于涡流探伤时的检测灵敏度较低，只能探测大的裂缝（如焊管焊缝的开裂 ②自比式线圈 对突然变化的缺陷信号有明显反应 自比式检测线圈按测量绕组的连接方式有差动式和桥式之分 在某些场合，多差动检测线圈的探伤能力优于单差动线圈。 穿过式线圈、内插式线圈和探头式线圈都可以接成自比形式。 ③他比式（或称标准比较式）线圈 测量绕组是采用两个相同的绕组进行工作、一个放在被测试件上、另一个放在标准试样上的检测线圈称为他比式线圈。 他比式线圈的检出信号是两个试样存在的差异，当被测试件性能与标准试样不同时或被测试件有缺陷时，两个线圈给出一个差值电压信号。 穿过式线圈、内插式线圈和探头式线圈仍可接成他比形式。 ⑶ 按检出方式分类 ① 自感式线圈 激励绕组和测量绕组共用同一个绕组。自感方式是直接馈电给检测线圈，同时用它获取感应信号。采用自感检测线圈时，如果激励为一恒流源，应监视线圈的电压变化；如果激励是一恒压源，就要监视线圈的电流变化。由于自感式线圈只有一个绕组，所以容易绕制。 ② 互感式线圈 激励绕组和测量绕组是两个分立的绕组。互感方式是给激励绕组送入交流电，而从测量绕组获得感应信号。 4.1.3 检测线圈中信号的形成和检出 ⑴ 试件对检测线圈信号形成的影响 ① 检测线圈中的激励绕组在被检工件中感应出涡流。 ② 检测线圈中的测量绕组受到激励绕组的作用，在其中产生一个正比于激励磁场大小的感应电压。另一方面测量绕组又受到试件中涡流磁场的作用，将会在其中感应出一个带有试件质量信息的感应电压。在测量绕组中，总电压是激励绕组感应电压和工件涡流感应电压的矢量和。 ③ 当试件中出现缺陷时，将引起试件中涡流的幅度、相位等发生变化，这就可以从测量绕组的感应信号中取得伤的信息。 我们把引起检测线圈输出信号随试件性能变化的过程称之为检测线圈信号被试件调制。 当检测线圈对试件进行检测时，会引起多种调制，包括幅度调制、相位调制、频率调制等。 ⑵ 检测线圈信号的检出方式 在涡流检测线圈的输出信号中，反映被测因素的是线圈感应电压的变化量（即线圈阻抗的变化量）。 在涡流探伤中，抵消 V1 的办法是采用自比式检测线圈。 检测线圈的自比连接方式有两种，一种是取检测线圈感应电压随试件变化的差动式，另一种是取检测线圈阻抗随试件变化的电桥式。 4.1.4 检测线圈的性能分析 ⑴ 灵敏度 ① 检测线圈磁场分布的影响 ② 检测线圈电感和感抗的影响 我们知道，检测线圈产生的磁通量决定试件中的感应涡流，而磁通量的大小又和线圈的电感成正比，即φ＝LI 。 检测线圈的电感和感抗是描述涡流检测敏感程度的重要物理量。 从式中我们可以看到线圈的电感与直径和匝数之积的平方成正比。 在用探头式线圈需要较大的提离间隙时，为保证检测灵敏度，往往采用大直径多匝数的线圈来补偿磁场的衰减。 当一个非铁磁性金属试件放在线圈磁场中时，试件中的感应涡流产生一个反作用磁场，阻碍原磁场的变化。磁通密度的减小导致了线圈电感和感抗的降低，其下降的幅度取决于试件电导率、检测频率以及线圈接近试件的程度。 当铁磁性金属试件置于线圈磁场中时，其感抗的变化方式与非铁磁性金属完全不同。因为铁磁性金属的磁阻远小于空气的磁阻，所以铁磁性材料磁化后能把绝大部分磁力线约束在自身内，而使空气中的磁力线路径缩短。 由以上分析可知，在用涡流方法检测铁磁性材料时线圈的电感和感抗增加，检测灵敏度较高；而在检测非铁磁性材料时线圈的电感和感抗降低，检测灵敏度较低。 ⑵ 信噪比 就检测线圈自身而言，主要取决于检测线圈有效探测面积的大小。 ⑶ 分辨率 检测线圈的分辨率是指其能够分开检测的两个最近缺陷的距离。 就检测线圈自身而言，其分辨率主要与检测线圈的尺寸、特别是接收绕组的尺寸有关，接收绕组的尺寸越小，越容易区分相邻缺陷，分辨率越高。 ⑷ 抗干扰能力 ⑸ 零电势 4.1.5 检测线圈的制作 ⑴ 穿过式检测线圈的制作 ① 加工线圈骨架 ② 绕制漆