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工程背景
板材
石油化工
电力
在轧制过程中，板材的表面及近表面极易会出现裂纹、表皮分
层等不同类型的。由于板材轧制是连续进行，因此需要设
备体积小、结构简单、检测速度快、检测置信度高等要求的在
线无损检测仪器。
工程背景
涡流检测作为无损检测方法之一，与其它无损检测方法相比，
具有对表面粗糙度要求低、无需耦合剂、检测效率高、易于实
现自动化、能在高温高速下进行检测、并且工艺简单和操作容
易等优点。因此，采用涡流技术对板材表面及近表面进行
检测得到广泛应用。
无损检测方法缺点
超声波检测技术需要耦合剂
射线检测技术检测仪体积大且重，且对有
涡流检测技术集肤效应，检测厚度受限
渗透探伤技术工作量大，难以数字化
漏磁检测技术需要磁化，且信号分析较复杂
工程背景
本文采用ABAQUS有限元分析软件模拟了涡流探头线圈几何
参数、试件材料性质、不同深度与激励电流之间关系，
为合理选择线圈参数提高探头性能参考。
基本检测原理
涡流的基本检测原理
涡流检测的基本原理就是电
磁感应，遵循麦克斯韦方程
组。但在计算实际涡流检测
问题时，往往很难列出或求
解出在特定情况下的涡流方
程定解。通常是参照理论分
析获得的一般化结果通过模
拟实验来进行研究
有限元模型
试验几何尺寸为40mm×40mm×20mm，对于需要加载电流
密度的线圈部分，建立适当的局部坐标系以实现电流密度的
加载，在空气部分的表面添加各分量均为零的磁矢量势边界
条件，有限元网格采用EMC3D8的八节点三维单元。
线圈
试件
➢线圈螺旋升角的影响
5.2
5.0
V4.8
2
-
0
14.6
/
势
动4.4
电4.2
应
感4.0
3.8
10152025303540
线圈螺旋升角/°线圈内磁场分布
可以看到，线圈内感应电动势随线圈螺旋升角的增大而减小。
这表明要得到良好的电磁场响应，线圈螺旋升角应尽可能小。
➢线圈长度的影响
线圈内感应电动势随线
5.5
圈长度的增大而增大，曲
线斜率随线圈长度的增大5.0
V
2-4.5
而减小。这表明为获得更0
1
/
大电磁场，线圈长度应该势4.0
尽量取大值，但过大的探动3.5
电
头长度并不现实，因此在应3.0
感
实际探头生产中，应以探
2.5
头可能长度的上限为生产
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