涡流检测 基础理论部分.pptVIP

第一单元 基础理论部分 第一章 涡流检测的物理基础 1.1 概念 涡流（Eddy Current） 在导体内部自成闭合回路，成涡旋状流动的电流，称为涡流。 涡流检测（Eddy Current Testing） 涡流检测的基本原理是电磁感应。 载有交变电流的检测线圈接近检测的导电试件时，由于检测线 圈磁场的作用在导体的表面和近表面感应出涡流。涡流信号的 幅值、相位及其在试件中流动的轨迹，与试件的电磁特性、试 件中的缺陷、线圈与试件的耦合状态等因素相关。该涡流产生 的磁场作用又使检测线圈的阻抗发生变化，因此通过测定线圈 阻抗的变化，即可获得被检件有无缺陷的信息。（涡流原理模拟） 1.2涡流检测的特点 金属基体上覆盖层（涂镀层）厚度测量 — 导电基体上非导电覆盖层厚度测量 — 铁磁性材料基体上非铁磁性覆盖层厚度测量 石墨、碳纤维等非金属复合材料检测（理论） 数字化处理能力强，但信息量少； 实施条件简单，对产品表面没有污染 涡流检测的局限性 检测对象和范围受到限制，适用于导电材料的 表面及近表面缺陷，不适用深层的内部缺陷； 涡流渗透深度、检测频率、检测灵敏度之间的关系； 涡流的作用范围影响缺陷位置的判定； （检测线圈特征、仪器电子平衡、缺陷特性) 影响涡流信号的干扰因素比较多： （材料物理状态、外形尺寸、表面耦合） 1.3 涡流检测的基础知识 材料的导电性 根据物质导电性，可将物质分为：导体、绝缘体、半导体 导电性能差异的原因 电阻率ρ：单位长度、单位截面积的电阻。 电导率σ：电阻率的倒数。 电导率σ的单位：MS/m 和% IACS 国际退火铜标准（ % IACS ） 电阻率愈小，电导率愈大，材料的导电性愈好 电阻率、电导率与材料导电性能的关系 影响金属导电性能的主要因素 温度：温度越高，电阻率越大，电导率越小。 杂质：杂质越高，电阻率越大，电导率越小。 应力：在弹性范围内，应力能提高金属的电阻率，降 低电导率。 形变：形变使晶体的点阵发生畸变，使电阻增加，电导率 下降。 热处理：热处理可以使金属的导电率得到恢复。 材料的导磁性 物质的宏观磁性 物质的微观磁性 抗磁性物质: -磁化后使磁场略减弱的材料，其相对磁导率μr略大于1 顺磁性物质 -磁化后使磁场略有增强的材料，其相对磁导率略小于1 非铁磁性材料 -基本不受磁场影响，即不能被磁化的材料，包括： 铁磁性物质 -具有磁滞和磁饱和现象，其磁导率与磁场强度有关且相对磁导率μr远大于1 磁化(技术磁化) 铁磁性材料的磁化过程 磁化强度:M A/m 磁化（技术磁化）曲线 磁场强度H A/m 磁化率χ 磁感应强度B（磁通密度） T 磁导率μ 真空磁导率， 是相对磁导率 影响材料铁磁性因素的作用规律 -温度、形变以及材料的组织等 -饱和磁化强度随温度的升高而下降 对铁磁性材料的磁导率和矫顽力的影响： -纯度愈高磁导率愈大，矫顽力愈小； -晶界、亚晶界、位错愈少，磁导率愈高，矫顽力愈小； -应力愈小，磁导率愈高，矫顽力愈小。 正弦交流电 直流电 单位时间内通过某一导体横截面的电荷量，称为电流强度（简称电流），记作，在SI中，单位是A（安培）。假设在时间内通过导体横截面的电荷量为，则电流为 正弦交流电 电势、电压、电流的大小和方向随时间按正弦规律变化的电路称为交流电路。其中大小、方向随时间按正弦规律交变的电流称为正弦交流电流，简称交流电流 是电流的幅值， 是角频率（rad/s）， 是初相位（rad）， 是时间（s） 阻抗及其矢量图 第二章 涡流检测技术 2.1电磁感应及涡流 电磁感应(electromagnetic induction) -当通过闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中产生感应电流的现象。 磁通(magnetic flux) -磁场B对任意一曲面S的通量称为曲面S的磁通量，简称磁通，单位是Weber N-线圈匝数；I-电流 S-曲面磁阻抗 法拉第电磁感应定律 自感(inductance) L-自感系数 单位：H -交变电流 感生电动势方向 增加 相反 减小 相同 L-尺寸、匝数、形状、介质有关，与电流无关。 互感(mutual inductance) 当两个线圈的电流可以相互提供磁通时，就说明他们之间存在相互的互感耦合，简称互感 M- 尺寸、匝数、形状、媒质、磁导率有关，还与线圈相互位置有关。 互感线圈串接 顺接(+)逆接(-) 涡流(Eddy Cur