涡流
第第三章6章涡常流检用测无损检测方法
趋肤效应的存在使感生涡流的密度从被检材料或工件的表 面到其内部按指数分布规律递减。 在涡流检测中，定义涡流 密度衰减到其表面密度值的1／e（36.8%）时对应的深度为标 准渗透深度，也称趋肤深度，用符号h表示，其数学表达式为
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f — —电流频率，Hz；
涡流
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涡流检测基本原理
当载有交变电流的检测线圈靠近 导电试件（相当于次级线圈）时，由
检测线圈
导电试件
线圈耦合互感电路
电磁感应理论可知，与涡流伴生的感应磁场与原磁场叠加，使 得检测线圈的复阻抗发生改变。导电体内感生涡流的幅值大小、 相位、流动形式及伴生磁场受到导电体的物理及制造工艺性能 的影响。因此，通过测定检测线圈阻抗的变化，就可以非破坏 性地判断出被测试件的物理或工艺性能及有无缺陷等，此即为 涡流检测的基本原理。
涡流检测是控制各种金属材料及少数非金属导电材料
（如石墨）及其产品品质的主要手段之一。与其他无损检测
方法相比，涡流检测更容易实现检测自动化，特别是对管材、
棒材和线材有很高的检测效率。
？
超声波检测的适用范围 射线检测的适用范围
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超声波检测的适用范围：几乎所有材料（气相、液相、 固相，金属、非金属）；检测缺陷类型：体积型、面积型均 可。工业超声检测常用的工作频率为0.5-10MHz。较高的频率 主要用于细晶材料和高灵敏度检测，较低的频率用于衰减较 大和粗晶材料（1MHz以下）。
r — —相对磁导率，无量纲； — —电导率，S / m。
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磁导率 magnetic permeability
表征磁介质磁性的物理量。常用符号μ表示，或称绝对磁导 率。μ等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比。 空通磁常导使率用μ0的之是比磁。介质的相对磁导率μr ，其定义为磁导率μ与真 理磁量导。率μ，相对磁导率μr和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物 几量对，。于与在顺H铁有磁磁关质质，μ中r＞其，1数；B值与对远H于大的抗于关磁1系质。是μr＜非1线，性但的两磁者滞的回μr线都，与μ1r相不差是无常 率在μ的国单际位单是位亨制利（／SI米）（中H，／相m对）磁。导率μr是无量纲的纯数，磁导
能检测； 3、一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息； 4、不需用耦合剂，检测时与工件不接触，所以检测速度很快，
易于实现管、棒、线材高速、高效的自动化检测； 5、可在高温（耦合剂在高温下会流失）、薄壁管、细线、零件内
孔表面等其他检测方法不适用的场合实施检测；
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6、涡流检测不仅可以探伤，而且可以揭示工件尺寸变化和材料 特性，例如电导率和磁导率的变化，利用这个特点可综合评价容器消 除应力热处理的效果，检测材料的质量以及测量尺寸。
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第3章 涡流检测
3.1 涡流检测的基本原理 3.2 涡流检测的阻抗分析法 3.3 涡流检测的应用用电磁感应原理，通过检测被检工件内感生涡流的变
化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷
的无损检测方法称为涡流检测。
7、缺点：受趋肤效应的限制，很难发现工件深处的缺陷；缺陷 的类型、位置、形状不易估计，需辅以其他无损检测的方法来进行缺 陷的定位和定性（感应磁场与原磁场叠加，使检测线圈的复阻抗发生改变，不 能直接反映缺陷的类型、位置、形状）；不能用于绝缘材料的检测；对形状 复杂的零件，涡流检测的效率相对较低。
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表3-1 涡流检测的应用
检测目的 影响涡流特性的因素
用途
探伤 材质分选 测厚
缺陷的形状、尺寸和位置 电导率 检测距离和薄板长度
导电的管、棒、线材及零部件 的缺陷检测
材料分选和非磁性材料电导率 的测定
覆膜和薄板厚度的测量
尺寸检测 工件的尺寸和形状
工件尺寸和形状的控制
物理量测量 工件与检测线圈之间的距 径向振幅、轴向位移及运动轨
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涡流检测线圈测出的阻抗变化是各种信息的综合，若需要测出 材料内部某一特定信息（如裂纹）时就必须依靠线圈的设计以及仪 器的合理组成。抑制掉不需要的干扰信息，突出所需要检测的信息。 一般是将检测线圈接收到的信号变成电信号输入到涡流检测仪中， 进行不同的信号处理，在示波器或记录仪上显示出来，以判别材料 中是否有缺陷。如试件表面有裂纹，会阻碍涡流流过或使它流过的 途径发生扭曲变化，最终影响涡流磁场。适用探测线圈可把这些变 化情况检测出来。
离
迹的测量
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三、 当直流电流通过导体时，横截面上的电流密度是均匀的。 但交变电流通过导体时，导体周围变化的磁场会在导体中产生 感应电流，从而会使沿导体截面的电流分布不均匀，表面的电 流密度较大，越往中心处越小，尤其是当频率较高时，电流几 乎是在导体表面附近的薄层中流动，这种现象称为趋肤效应。
交变的感生涡流渗入被检材料的深度与其频率的1/2次幂成反比。
常规涡流检测使用的频率较高（几百到几兆赫兹），渗透深度通常
较浅，因此常规涡流检测是一种表面或近表面的无损检测方法。
趋肤效应
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二、 1、对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高； 2、应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均
射线检测的适用范围：几乎所有固体材料，而且对零件 表面形状及表面粗糙度均无严格要求，目前射线检测主要应 用于铸件和焊件的检测。射线检测对体积型缺陷的检测灵敏 度较高，对平面缺陷的检测灵敏度较低。
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第一节 涡流检测的基本原理
一、
当导体处在变化的磁场中或相对于磁场运动切割磁力线时， 由电磁感应定律，其内部会感应出电流。这些电流的特点是： 在导体内部自成闭合回路，呈漩涡状流动，因此称之为涡流。 例如，在含有圆柱导体芯的螺管线圈中通有交变电流时， 圆柱 导体芯中将出现涡流。