无损检测——涡流检测特点及原理【创意版】.ppt
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《无损检测》涡流检测课件
为；
Z Z0 R1 jL1
• 若次级线圈的 R2 Rr 0
• 则由式（3-17）得：
Z R1 jL1(1 K 2 )
K 2 M 2 /(L1L2 )
第3章 涡流检测技术
• 在 R2 Rr 从 变化为0的过程中，(或从0增至 )
视在阻抗Z在以视在电阻R为横坐标，视在电抗X为 纵坐标的阻抗平面图上变化，其轨迹近似为一半圆 (图3-7)，即所谓初级线圈阻抗平面图：
回路中所产生的为感生电流，回路中所产生的感应电动
势 Ei则等于所包围面积中的磁通量Φ随时间变化的负值，
Ei= -dΦ/dt
（3-6）
其负值表明闭合回路内感应电流所产生的磁场总是阻碍 产生感应电流的磁通的变化，即法拉第电磁感应定律。
其感应电动势： Ei= -N*dΦ/dt
（3-7）
第3章 涡流检测技术
rd 2
注意：
（3-19）
对于特定试件，特征频率既非试验频率的上限
也非下限，也不一定是应该采用的最佳试验频率， 它只是一个参考数或特征值，但它含有除缺陷外 棒材尺寸和材料性能的全部信息。
第3章 涡流检测技术
• 3.2 涡流检测基础知识 • 3.2.1 • 3.2.1.1 金属的导电性
欧姆定律：I=U/R R=ρ× L/S
（3-1） (3-2)
3.2.1.2 金属的磁特性
物质在外磁场作用下感生出磁场的物理过程称 为磁化。
RL S
第3章 涡流检测技术
• 物质磁性的大小可用磁导率μ表示，说明 了物质所感生出的磁场的强度B与强度为H 的外磁场的关系。即：
第3章 涡流检测技术
•
图3-6 藕合线圈互感电路
其中：Z = Z0 + Ze 称为初级线圈的视在阻抗。
《涡流检测技术》课件
涡流信号处理
根据涡流信号的变化，可以得知材料内部 是否存在缺陷。
涡流检测技术的应用领域
1
航空领域
用于飞机发动机叶片等高精度设
制造领域
2
备的测试。
用于制造工艺控制、质量检测、
零部件分选等方面。
3
电子领域
用于电子元器件检测，例如PCB板 故障等。
常见的涡流检测设备
缺陷检测仪
可以进行表面缺陷及小型裂 纹的检测，并有利于精确判 别缺陷位置及长宽比。
涡流检测技术的原理
涡流检测原理
材料内部存在一定大小的涡流损耗，用感 应线圈检测涡流损耗来检测材料表面和近 表面的问题。
电磁感应探头
探头内含有感应线圈，由其生成磁场对材 料进行检测。
电磁感应原理
交流电流经过线圈时产生强磁场，磁场作 用于导电物体内的自由电子，形成涡流， 涡流会阻碍原有的电流，产生电磁感应信 号。
• 设备操作步骤需熟 知，若无经验可咨 询专业技师。
线管探伤仪
可进行管道内壁的检测，广 泛应用于石化、冶金、船舶 等领域。
分选机
通过涡流检测进行尺寸分选 及表面缺陷检测，提高工作 效率。
涡流检测技术的优势和局限
1 优势
2 局限
能够检测高品质材料的小型缺陷，检测 速度快、非破坏性、适用于多种材料。
无法检测非导体材料，检测结果易受工 作人员经验和工作环境影响。
操ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ涡流检测设备的注意事项
环境要求
• 避免电磁干扰频繁 出现的场所进行操
• 作 操。 作区域需干燥无 水，以免影响检测 效果。
安全要求
• 检测设备带电，请 勿将设备接到液体 或潮湿环境中。
• 在操作时需佩戴防 护手套等个人防护 用品。
根据涡流信号的变化，可以得知材料内部 是否存在缺陷。
涡流检测技术的应用领域
1
航空领域
用于飞机发动机叶片等高精度设
制造领域
2
备的测试。
用于制造工艺控制、质量检测、
零部件分选等方面。
3
电子领域
用于电子元器件检测，例如PCB板 故障等。
常见的涡流检测设备
缺陷检测仪
可以进行表面缺陷及小型裂 纹的检测，并有利于精确判 别缺陷位置及长宽比。
涡流检测技术的原理
涡流检测原理
材料内部存在一定大小的涡流损耗，用感 应线圈检测涡流损耗来检测材料表面和近 表面的问题。
电磁感应探头
探头内含有感应线圈，由其生成磁场对材 料进行检测。
电磁感应原理
交流电流经过线圈时产生强磁场，磁场作 用于导电物体内的自由电子，形成涡流， 涡流会阻碍原有的电流，产生电磁感应信 号。
• 设备操作步骤需熟 知，若无经验可咨 询专业技师。
线管探伤仪
可进行管道内壁的检测，广 泛应用于石化、冶金、船舶 等领域。
分选机
通过涡流检测进行尺寸分选 及表面缺陷检测，提高工作 效率。
涡流检测技术的优势和局限
1 优势
2 局限
能够检测高品质材料的小型缺陷，检测 速度快、非破坏性、适用于多种材料。
无法检测非导体材料，检测结果易受工 作人员经验和工作环境影响。
操ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ涡流检测设备的注意事项
环境要求
• 避免电磁干扰频繁 出现的场所进行操
• 作 操。 作区域需干燥无 水，以免影响检测 效果。
安全要求
• 检测设备带电，请 勿将设备接到液体 或潮湿环境中。
• 在操作时需佩戴防 护手套等个人防护 用品。
涡流检测—涡流检测技术(无损检测课件)
检测线圈的分类
穿过式线圈 检测管材、棒材和线材，用于在线检测
探头式线圈 放在板材、钢锭、棒、管、坯等表面上用，尤其适用于局部检
测，通常线圈中装入磁芯，用来提高检测灵敏度，用于在役检测 内插式线图
管内壁、钻孔。用于材质和加工工艺检查
第3节 涡流检测的基本原理
4. 设备器材
一般的涡流检测仪主要由振荡器、探头、信号输出电 路、放大器、信号处理器、显示器、电源等部分组成
第3节 涡流检测的基本原理
5. 检测技术
缺陷检测即通常所说的涡流探伤。主要影响因素包括工作 频率、电导率、磁导率、边缘效应、提离效应等。
➢ 工作频率是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检测目的所决定的。检 测频率的选择往往是上述因素的一种折衷。在满足检测深 度要求的前提下，检测频率应选的尽可能高，以得到较高 的检测灵敏度。
5. 检测技术
➢ 边缘效应：当检测线圈扫查至接近零件边缘或其上面的孔 洞、台阶时，涡流的流动路径就会发生畸变。这种由于被 检测部位形状突变引起涡流相应变化的现象称为边缘效应。 边缘效应作用范围的大小与被检测材料的导电性、磁导性、
检测线圈的尺寸、结构有关。
5. 检测技术
➢ 提离效应：针对放置式线圈而言，是指随着检测线圈离开 被检测对象表面距离的变化而感应到涡流反作用发生改变 的现象，对于外通式和内穿式线圈而言，表现为棒材外径 和管材内径或外径相对于检测线圈直径的变化而产生的涡 流响应变化的现象。
4. 设备器材
检测仪器的基本组成和原理： 激励单元的信号发生器产生交变电流供给检测线 圈，放大单元将检测线圈拾取的电压信号放大并 传送给处理单元，处理单元抑制或消除干扰信号， 提取有用信号，最终显示单元给出检测结果。
涡流检测—涡流检测基本原理(无损检测课件)
第2节 涡流检测的基本原理
原理
原理：当载有交变电流的线圈接近被检工件时，材料表面与近 表面会感应出涡流，其大小、相位和流动轨迹与被检工件的电 磁特性和缺陷等因素有关，涡流产生的磁场作用会使线圈阻抗 发生变化，测定线圈阻抗即可获得被检工件物理、结构和冶金 状态等信息。
第2节 涡流检测的基本原理
2. 涡流检测的特点
➢ （1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ适用于各种导电材质的试件探伤。包括各种钢、钛、 镍、铝、铜及其合金。
➢ （2）可以检出表面和近表面缺陷。 ➢ （3）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测。 ➢ （4）由于采用非接触式检测，所以检测速度很快。 ➢ （5）不需接触工件也不用耦合介质，所以可以进行高温
在线检测。
2. 涡流检测的特点
➢ （6）形状复杂的试件很难应用。因此一般只用其检测管 材，板材等轧制型材。
➢ （7）不能显示出缺陷图形，因此无法从显示信号判断出 缺陷性质。
➢ （8）各种干扰检测的因素较多，容易引起杂乱信号。 ➢ （9）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出 ➢ （10）不能用于不导电材料的检测。
《涡流检测》课件
感谢您的观看
检测能力。
提高检测精度与可靠性
高频涡流检测技术
研究高频涡流检测技术，以获取更丰富的信号特征，提高检测精度 和可靠性。
信号处理与模式识别
通过改进信号处理算法和模式识别技术，降低噪声干扰，提高检测 结果的可靠性。
标准化与规范化
制定涡流检测的标准化和规范化体系，确保不同设备、不同人员之间 的检测结果具有可比性。
06 涡流检测的未来发展与挑 战
新技术与新方法的探索
人工智能与机器学习
01
利用人工智能和机器学习技术，实现涡流检测的自动化和智能
化，提高检测效率和准确性。
光学涡流检测技术
02
结合光学技术，发展新型的光学涡流检测方法，实现非接触、
高灵敏度的检测。
复合涡流检测技术
03
探索多种涡流检测技术的复合应用，发挥各自优势，提高综合
详细描述
金属材料涡流检测案例包括对各种金属制品、铸件、焊接件等的检测。通过涡流 检测，可以快速准确地检测出金属材料中的裂纹、夹杂物、气孔等缺陷，为金属 材料的生产和质量控制提供重要的保障。
工程结构涡流检测案例
总结词
工程结构的涡流检测主要应用于桥梁、建筑、管道等大型结构的无损检测，以确保结构的安全性和可靠性。
03 涡流检测方法与实验
常规涡流检测
常规涡流检测是一种基于电磁感 应原理的无损检测方法，通过在 导电材料表面激发涡流来检测材
料内部的缺陷和损伤。
常规涡流检测具有快速、非接触、 无需耦合剂等优点，适用于各种 导电材料的表面和近表面缺陷检
测。
常规涡流检测的局限性在于对深 层缺陷的检测能力有限，且容易 受到材料导电率和磁导率的影响。
涡流具有热效应和磁效应，会导致导体发热和磁化，从而影响导体的磁导率和电导 率。
检测能力。
提高检测精度与可靠性
高频涡流检测技术
研究高频涡流检测技术，以获取更丰富的信号特征，提高检测精度 和可靠性。
信号处理与模式识别
通过改进信号处理算法和模式识别技术，降低噪声干扰，提高检测 结果的可靠性。
标准化与规范化
制定涡流检测的标准化和规范化体系，确保不同设备、不同人员之间 的检测结果具有可比性。
06 涡流检测的未来发展与挑 战
新技术与新方法的探索
人工智能与机器学习
01
利用人工智能和机器学习技术，实现涡流检测的自动化和智能
化，提高检测效率和准确性。
光学涡流检测技术
02
结合光学技术，发展新型的光学涡流检测方法，实现非接触、
高灵敏度的检测。
复合涡流检测技术
03
探索多种涡流检测技术的复合应用，发挥各自优势，提高综合
详细描述
金属材料涡流检测案例包括对各种金属制品、铸件、焊接件等的检测。通过涡流 检测，可以快速准确地检测出金属材料中的裂纹、夹杂物、气孔等缺陷，为金属 材料的生产和质量控制提供重要的保障。
工程结构涡流检测案例
总结词
工程结构的涡流检测主要应用于桥梁、建筑、管道等大型结构的无损检测，以确保结构的安全性和可靠性。
03 涡流检测方法与实验
常规涡流检测
常规涡流检测是一种基于电磁感 应原理的无损检测方法，通过在 导电材料表面激发涡流来检测材
料内部的缺陷和损伤。
常规涡流检测具有快速、非接触、 无需耦合剂等优点，适用于各种 导电材料的表面和近表面缺陷检
测。
常规涡流检测的局限性在于对深 层缺陷的检测能力有限，且容易 受到材料导电率和磁导率的影响。
涡流具有热效应和磁效应，会导致导体发热和磁化，从而影响导体的磁导率和电导 率。
涡流检测原理解析精选课件PPT
2021/3/2
6
与其它无损检测方法相比，涡流检测的主要优、 缺点如下: 优点:
A) 对导电材料的表面或近表面的检测，具有良 好的灵敏度
B) 适用范围广，能对导电材料的缺陷和其它因 素的影响提供检测的可能性
C) 在一定条件下可提供裂纹深度的信息
2021/3/2
7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
D) 不需要耦合剂
E) 对管、棒、线材等便于实现高速、高效率的 自动化检测
F) 适用于高温及薄壁管、细线、内孔表面等其 它检测方法比较难以进行的特殊场合下的检测
2021/3/2
8
缺点 A) 限于导电材料 B) 只限于材料表面和近表面的检测 C) 干扰因素多，需要特殊的信号处理 D) 对形状复杂的工件进行全面检测时效率很低 E) 检测时难于判断缺陷的种类和形状
2021/3/2
2021/3/2
24
在涡流检测时，若通以交变电流的线圈中没有 试样，则可以得到空载阻抗Z0=R0+jωL0，若在 线圈中放入试样，线圈阻抗将变为Z1=R1+jωL1
工件表面的涡流密度最大，它的检测灵敏度 最高，离工件表面愈深，涡流密度愈小，检出 灵敏度愈低。
涡流检测中，要用许多阻抗平面图来描述缺 陷、电导率，磁导率和尺寸变化与线圈阻抗的 关系。
2021/3/2
16
首先需要了解两个线圈相距很近而又有互感的情
况，当线圈2不接负载时，线圈1的等效阻抗为线
圈1原有的阻抗Z1不变(Z1=R1+jωL1)
6 涡流检测
6-1 涡流检测基本原理
金属在变动的磁场中或相对于磁场运动时，金 属体内会感生出旋涡状流动的电流，称为涡流。
涡流检测是以电磁感应为基础，它的基本原理 是，当载有交变电流的线圈靠近导电材料时，由 于线圈磁场的作用，材料中会感生出涡流。
《涡流检测》幻灯片PPT
阻抗通过互感M反映到初级线圈电路的等效阻抗Ze来表达。Z0
与Ze之和Z称为初级线圈的视在阻抗。 检测线圈的视在阻抗是自阻抗与反射阻抗之和。
应用视在阻抗的概念，就可认为初级线圈电路中电流和电 压的变化是由于它的视在阻抗的变化引起的，而据此就可以得 知次级线圈对初级线圈的效应，从而可以推知初级线圈电路中 阻抗的变化。
这样，就用一个恒定的磁场和变化着的磁导率替代了实际 上变化着的磁场和恒定的磁导率，这个变化着的磁导率便称为 有效磁导率，用μeff表示，同时推导出它的表达式为
ef f
2 J1( jkrJ0(
jk)r jk)r
有效磁导率可以用频率比f/fg作为变量，f为涡流检 测的鼓励频率，fg为特征频率。 2〕特征频率是工件的固有频率，取决于工件的电 磁特性和几何尺寸。 涡流检测中，一般来说，试验频率f总是大于材料特征频 率fg的。
关键词：涡流
交流磁场
交变磁力线 鼓
励线圈 感生出反作用电流。
涡流变化 反作用电流也变化。测定反作用电流的变
化 测得涡流的变化 得到试件的信息。
f：电流频率，HZ μr: 相对磁导率，无量纲 γ：电导率，s/m
什么叫电导率？
(1)定义或解释: 电阻率的倒数为电导率.简称 为：T.D.S。
σ=1/ρ (2)单位:在国际单位制中,电导率的单位是西 门子/米(s/m)。 (3) 电导率的物理意义:是表示物质导电的性 能。 电导率越大那么导电性能越强,反之越小。
X
阻抗平面图虽然比较直观，但半圆形
曲线在阻抗平面图上的位置与初级线圈自
身的阻抗以及两个线圈自身的电感和互感
有关。另外，半圆的半径不仅受到上述因素
的影响，还随频率的不同而变化。这样，
《涡流检测》课件
涡流检测的应用领域
金属材料检测
涡流检测广泛应用于金属材料的检测，如钢铁、铜、铝等，可检 测表面和近表面的缺陷、裂纹、夹杂物等。
非导电材料检测
对于非导电材料，如玻璃、陶瓷等，涡流检测同样适用，可检测表 面和内部的裂纹、气孔等。
复合材料检测
涡流检测在复合材料检测中也有广泛应用，可检测复合材料的层间 缺陷、脱粘等。
电磁感应基础
电磁感应原理
01
当导体在磁场中作相对运动时，会在导体中产生电动势或电流
的现象。
法拉第电磁感应定律
02
当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流
。
楞次定律
03
感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量的变化。
涡流的产生与性质
涡流的产生
当动，形成电涡流 。
VS
详细描述
复合材料检测案例中，涡流检测技术被广 泛应用于复合材料的无损检测。涡流检测 可以快速检测出复合材料中的界面脱粘、 分层等缺陷，且对缺陷的定位和定量精度 较高。同时，案例也分析了涡流检测在复 合材料无损检测中的局限性，如对某些特 定类型的复合材料可能不适用等。
05 涡流检测的未来发展与挑 战
详细描述
管道检测案例中，涡流检测技术被广泛应用于石油、化工、电力等行业的管道无损检测。通过涡流检测，可以快 速检测出管道内部的裂纹、腐蚀等缺陷，提高检测效率，降低维护成本。同时，案例也分析了涡流检测在管道检 测中的局限性，如对非金属材料不敏感等。
金属板材检测案例
总结词
金属板材检测案例展示了涡流检测在金属板材无损检测中的应用，通过案例分析，了解涡流检测在金 属板材检测中的优缺点。
感谢您的观看
THANKS
涡流检测的优缺点
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渗透深度：把电流密度下降到表面电流密度1／e倍(大约37％) 处的深度；与导线的电导率、磁导率及交变电流频率有关；
1/ f
？？为什么说涡流试验法只能对金属材料的表面或近表面进
行检测(对内部缺陷因灵敏度过低而效果不佳） ？精品8精品3
耦合系数：表示两个线圈耦合紧密程度
K M / L1L2
两个线圈的轴线一致时，靠的越近，耦合 越紧密,M值越大，耦合系数随之增大。但 是耦合系数K始终是一个小于涡流检测模型
..
.
.
Um Im Z Im (R jX ) ImR j(X L XC )
• 涡流检测是以电磁感应原理为基础。 • 当载有交变电流的检测线圈靠近导电材料时，
由于线圈磁场的作用，材料中会感生出涡流。 涡流的大小、相位以及流动方式等受到材料导 电性能的影响，而涡流产生的反作用磁场又使 检测线圈的阻抗发生变化，因此，通过测定检 测线圈阻抗的变化，可以得到被检材料有无缺 陷的结论。
U 1 ( R1 jX L1 ) I 1 jX M I 2
.
.
0 ( R22 jX 22 ) I 2 jX M I 1
.
I2
6
折合电阻、折合电抗、折合阻抗
R折合
X
2 M
R22
/( R222
X
2 22
)；
X 折合
X
2 M
X 22
涡流检测基础
涡流 涡流检测特点 涡流检测基本原理 变压器耦合式互感电路——涡流中或相对于磁场运动，金 属体内感生出漩涡状流动的电流
涡流检测特点
（1）只适用于产生涡流的导电材料；
（2）涡流检测时不要求检测线圈与被检材料紧密接触
（3）检测时无需耦合剂。不必在检测线圈和工件之间充填，从而容易
/( R222
X
2 22
)
Z折合 R折合 jX 折合
意义
在这种变压器耦合式互感电路中，尽管原、副
边之间没有直接的电的联系，但由于互感的存在，
副边电路的闭合而得到的副边电流，会通过互感影
响原边电路中电压和电流之间的关系。
作用
在以电磁感应原理为基础的涡流检测中，检测
线圈和被检金属之间就可以等效为 (R2 j L2 ) I 2 (R jX ) I 2 j M I1
• 副边(原边)中的电流在原边
(副边)中产生的互感电动势 .
.
j M I2 ( j M I1)
X L1 L1, X L2 L2 , X M M ,
R22 R2 R, X 22 X L2 X
.
.
.
可以参照这种电路的分析方法来过导体时(例如圆截面的直长导 线)，由于导线周围存在电磁场，导线本身就会产生涡流;涡流 的磁场会引起高频交变电流趋向导线表面，使导线横截面上电 流的分布不均匀;表面层上的电流密度最大，随着进入导体深 度的增大而减小的现象
..
.
.
U I Z I(R jX ) IR j(X L XC )
Z R jX R j(X L XC )
X L R、L、C串联电路 L
XC 1/C
R:电阻 X：电抗 Z：方程
.
.
.
U 1 (R1 j L1) I1 j M I 2
实现自动化检测；
（4）对高温状态的导电材料进行涡流检测。尤其重要的是加热到居里
温度以上的材料，检测时不再受到磁导率的影响，可以像非磁性金
属那样用涡流法进行探伤、材质检验以及棒材直径、壁厚等测量；
（5）涡流及反作用磁场对金属材料工件的物理和工艺性能的多种参数
有反应，是一种多用途的检测方法。精品2涡流检测基本原理