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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
磁饱和装置的分类：直流线圈和磁轭式
标准样品(reference standard)
仪器校准或仪器标定时使用的、与技术标准要求相对应的实 际参照对比物，两类：标准试块和对比试块。
标准试块(standard test block) 校准试块(calibration block)
按相关标准的技术条件制作，并经被认可的技术机构认证的， 用于评价检测系统性能的试样。
e 穿过式线圈的填充系数 填充系数η
对磁导率μr远大于1
磁化(技术磁化)
M
铁磁性材料的磁化过程 磁化强度:M A/m
Ms c
b
磁化（技术磁化）曲线
a
磁场强度H A/m
0
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
0
r
B H 0r H
B
s
s
c
b
a
0
H
H
0r
r 1 0 4 107
(standard depth of penetration) 。涡流密度降至表面约37%时的 透入深度。
1/ e
Ix I0e fx
趋肤效应 标准透入深度 频率 电导率 磁导率
1 f
m Hz H/m S/m
0 4 10-7 H/m

1
3.14 f 413.14107
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。
1/
电导率σ 的单位：MS/m 和% IACS
国际退火铜标准（ % IACS ）
x (%IASC)

标准退火铜电阻率 金属的电阻率
率、导体半径、电导率、磁导率有关。
特征频率(characteristic frequency) 用于表征被检物质固有电磁特性和几何尺寸的物理量。
fg

1
2 a2
0 4 10 9 H/cm
fg

5066
d 2
fg

8713
d 2
对于两个不同的试件，只要各对应的频率比相同，则有效磁 导率、涡流密度及磁场强度的几何分布均相同
涡流检测培训资料
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
的检测。
第三章 涡流检测装置
涡流检测仪(eddy current testing instrument) -利用电磁感应原理检测导电物质表面及近表面质量信息的仪
器 涡流探伤仪(eddy current defect detector) -缺陷信息 涡流电导仪(eddy current conductivity meter) -利用电磁感应原理，测量非铁磁性导电材料电导率的仪器
非铁磁性材料的相对磁导率μr =1； 铁磁性材料的相对磁导率μr是随磁化强度变化的变量，
在磁饱和状态下为定值。
c 边缘效应 在涡流检测中，由于试件几何形状突变而产生的磁场 和涡流变化，其阻抗矢量产生的变化的效应。
非屏蔽式线圈的磁场作用范围是直径的2倍
d 放置式（点式）线圈的提离效应 提离效应
随着检测线圈离开被检测对象表面距离的变化而感到涡流 反作用发生改变的现象。
涡流测厚仪(eddy current thickness guage) -利用涡流的提离效应，测量非铁磁性导电基体表面非导电覆
盖层厚度的仪器。
线圈(coil) -在涡流检测系统中具有激励或(和)接收电磁场作用的导线绕
组
检测线圈的分类
（1）按感应方式分类(自感、互感) （2）按应用方式分类(放置式、外通过式、内穿过式) （3）按比较方式分类(绝对、自比、它比)
4.1 缺陷检测 4.2 电导率测量与材质鉴别
4.3 厚度测量
涡流检测技术的主要特点：
（1）适用于所有导电材料； （2）表面及近表面缺陷的检测； （3）检测线圈形式多样； （4）材质分选（磁特性测量）； （5）电导率测量； （6）涂镀层厚度测量（非铁磁性基体上非导电覆盖层）；
4.1 缺陷检测
涡流探伤过程中需要注意的事项： a 检测频率的选择 b 电导率、磁导率的影响 c 边缘效应 d 提离效应 e 填充系数
-材质、形状和尺寸经主管机关或权威机构检定的试样，用于 涡流检测装置或系统的性能测试及灵敏度调整。（国标）
按相关标准规定的技术条件加工制作、并经被认可的技术 机构认证的用于评价检测系统性能的试样。（讲义）
-标准试样的属性 a)满足相关技术条件要求 b)得到授权的技术权威机构的书面确认和批准
第四章 检测技术
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）
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
电磁耦合 无须耦合剂
管棒线材 检测速度快
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；
a 检测频率的选择 检测频率：在涡流检测中，加到激励线圈的交流电的频率。 选择原则：由被检测对象的厚度、所期望的透入深度、要求 达到的灵敏度或分辨率以及其他目的所决定的。
（缺陷分辨力：能区分开两个相邻缺陷的最小距离）
b 电导率、磁导率的影响 涡流标准透入深度公式 电导率和磁导率的平方根值与涡流标准透入 深度成反比。
1）磁饱和装置 磁饱和的概念—对铁磁性材料而言，当磁场强度继续增大 时磁感应强度不再有明显的增大的磁化状态。 磁饱和装置的作用：消除磁导率不均造成的干扰。
2) 直流磁饱和：当增量磁导率等于1时受到交流磁场变化的铁 磁性材料的状态。
交流磁饱和：在每半个磁化周期内，受到交变磁场作用的铁 磁性材料，增量磁导率等于1的状态。 （增量磁通密度/增 量磁场强度）
绝对式线圈(absolute coil)(见绝对与差动线圈）
只针对线圈附近那一部分试件电磁性能，而不与其他部位或 试件电磁性能相比较的一种线圈或线圈组件。
差动式线圈(differential coil) 比较式线圈(comparator coil)
两个或多个线圈反向串联而又不产生互感，并在试件相邻部 位之间或与对比试件之间的任何电磁性能的差异都会使此 系统产生不平衡指示的线圈组件
置有关。 互感线圈串接 顺接(+)逆接(-)
涡流(Eddy Current)：感应电流在导体内部自成闭合回路，成 涡旋状流动，称之为涡旋电流。
涡流的大小、相位、流动形式受到试件导电性能、尺寸、缺 陷等因素影响。
涡流产生的磁场影响检测线圈的阻抗的变化。
趋肤效应(skin effect) 集肤效应(见检测频率对表面裂纹的影响） -随着检测频率的增加，电流的透入深度减小的现象。 -表面涡流密度最大，按复指数规律衰减。 透入深度(depth of penetration) 涡流密度衰减到其表面值的 时的透入深度称为标准透入深度
放置式线圈(probe coil) 放在试件表面上或试件表面附近实施涡流检测的线圈组件 外通过式线圈(feed-through coli ,outer diameter (OD) coil) 围绕管、棒材及同类试件外实施涡流检测的线圈组件 内穿过式线圈(bobbin coil, inner diameter (ID) coil ) 插入管材及同类试件内实施涡流检测的线圈组件
503
f
m Hz S/m
f=50Hz (58MS/m)
0.0093m
f=60KHz (32%IACS 18.6MS/m 54nΩ·m)
0.48mm
2.2阻抗分析法（见阻抗的变化）
线圈的阻抗
Z R jX R jL
圆柱导体的有效磁导率 (真实)磁场变化/磁导率恒定 (假设)磁场恒定/ 磁导率变化(有效磁导率) 有效磁导率(effective permeability)不是一个常量，与激励频
圆柱体穿过式线圈阻抗的影响因素： 试件的电导率、磁导率、几何尺寸、缺陷以及试验频率等来自 (D / di)2
(do / D)2
fg

5066
rdi
5066
f g rdi2
Pc r 2 r
提离效应(lift off effect) 涡流检测线圈与被检件之间距离改变时，其阻抗矢量产生变化的效应。 边缘效应(edge effect) 端部效应(end effect) 由于试件几何形状突变，造成磁场或涡流被干扰。此效应会妨碍该区域内缺陷