渦流檢測基本原理

渦流檢測是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的一種無損檢測方法，它適用于導(dǎo)電材料。當(dāng)把一塊導(dǎo)體置于交變磁場之中，在導(dǎo)體中就有感應(yīng)電流存在，即產(chǎn)生渦流。由于導(dǎo)體自身各種因素（如電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀、尺寸和缺陷等）的變化，會導(dǎo)致渦流的變化，利用這種現(xiàn)象判定導(dǎo)體性質(zhì)、狀態(tài)的檢測方法，稱為渦流檢測。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象和渦流的產(chǎn)生分別如圖1所示。在圖1中(a)，使線圈1和線圈2靠近，在線圈1中通過交流電，在線圈2中就會有感應(yīng)產(chǎn)生交流電。如果使用金屬板代替線圈2，同樣也可以使金屬板導(dǎo)體產(chǎn)生交流電，如圖1中(b)所示。這種由交流磁場感生出來的電流就稱為渦流。

在圖1中(b)，試件中的渦流方向與給試件施加交流磁場線圈的電流相反。渦流所產(chǎn)生的交流磁場也產(chǎn)生交變磁力線，它通過激勵線圈時又感生出反作用電流。如果工件中渦流變化，這個反作用電流也變化。測定它的變化，就可以測得渦流的變化，從而得到試件的信息。渦流的分布及其電流大小由線圈的形狀和尺寸，試驗頻率，導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀和尺寸、導(dǎo)體與線圈間的距離以及導(dǎo)體表面的缺陷所決定的。因此，根據(jù)檢測到的試件中的渦流，就可以取得關(guān)于試件材質(zhì)、缺陷和形狀尺寸等信息。

由于激勵電流和反作用電流的相位會出現(xiàn)一定差異，這個相位差隨著試件的性質(zhì)而改變，因此，常通過測量相位的變化來檢測試件的有關(guān)信息，它的變化與線圈阻抗的變化密切相關(guān)，大多數(shù)的渦流檢測儀器都以阻抗分析法為基礎(chǔ)，來鑒別各種引起渦流變化的因素。

由于渦流具有趨膚效應(yīng)，因此渦流檢測只能檢測表面和近表面的缺陷。

由于試件形狀的不同、檢測部位的不同，所以檢測線圈的形狀與接近試件的方式也不盡相同。為了適應(yīng)各種檢測的需要，人們設(shè)計了各種各樣的檢測線圈和渦流檢測儀器。

渦流檢測的顯示方式與用途關(guān)系很大，一般小型便攜式儀器（如裂紋檢測儀、測厚儀等）多采用表頭顯示方式。在冶金企業(yè)中使用的在線渦流檢測設(shè)備大多采用示波器、記錄儀加聲及光報警等多種顯示方式。示波器又有時基式、橢圓式和矢量光點式幾種，這些顯示一般在現(xiàn)場用樣件調(diào)試設(shè)備時使用。其中矢量光點式更多的用于科研及在役設(shè)備的檢測，以便利用阻抗變化判斷大小和深淺；記錄儀則可以對樣件或可疑件留下永久性的顯示，以便記錄存檔；而聲光報警則往往是和自動分選配合使用，以便提醒操作人員注意。

渦流檢測的優(yōu)點：

①檢測線圈不需要接觸工件，也不需要耦合劑，對管、棒、線材的檢測易于實現(xiàn)高速、高效率的自動化檢測；也可在高溫下進行檢測，或?qū)ぜ莫M窄區(qū)域及深孔壁等探頭可到達(dá)的深遠(yuǎn)處進行檢測。

②對工件表面及近表面的缺陷有很高的檢測靈敏度。

③采用不同的信號處理電路，抑制干擾，提取不同的渦流影響因素，渦流檢測可用于電導(dǎo)率測量、膜層厚度測量及金屬薄板厚度測量。

④由于檢測信號是電信號，所以可對檢測結(jié)果進行數(shù)字化處理，然后存儲、再現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理和比較。

渦流檢測的局限性：

①只適用于檢測導(dǎo)電金屬材料或能感生渦流的非金屬材料。

②由于渦流滲透效應(yīng)的影響，只適用于檢查金屬表面及近表面缺陷，不能檢查金屬材料深層的內(nèi)部缺陷。

③渦流效應(yīng)的影響因素多，對缺陷定性和定量還比較困難。

④針對不同工件采用不同檢測線圈檢查時各有不足。

因為渦流檢測是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的檢測方法，所謂電磁感應(yīng)現(xiàn)象就是隨時間變化的磁場產(chǎn)生電場的現(xiàn)象，當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時，回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流。因此從原則上說，所有與電磁感應(yīng)有關(guān)的影響因素，都可以作為渦流檢測方法的檢測對象。下面所列出的就是影響電磁感應(yīng)的因素及可能作為渦流檢測的應(yīng)用對象。

1)不連續(xù)性缺陷：裂紋、夾雜物及不均勻等。

2)電導(dǎo)率：化學(xué)成分、硬度、應(yīng)力、溫度及熱處理狀態(tài)等。

3)磁導(dǎo)率：鐵磁性材料的熱處理、化學(xué)成分、應(yīng)力及溫度等。

4)試件的幾何尺寸：形狀、大小及膜厚等。

5)被檢件與檢測線圈的距離（提離間隙）、覆蓋層厚度等。

中文名稱

渦流檢測儀

英文名稱

eddy current testing instrument

定　　義

利用電磁感應(yīng)原理設(shè)計的，用于渦流檢測的儀器。

應(yīng)用學(xué)科

機械工程（一級學(xué)科），試驗機（二級學(xué)科），無損檢測儀器-磁粉探傷機（三級學(xué)科）

該書共分7章，第1章概略地介紹了渦流檢測的基本原理、概念；第2章是渦流檢測專業(yè)所需要的電磁方面的基礎(chǔ)知識；第3章詳細(xì)地介紹了渦流檢測的原理；第4～6章是渦流檢測的硬件介紹；第7章介紹了渦流檢測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)；第8章為渦流檢測工藝。

該書可作為高職高專院校無損檢測技術(shù)、檢測技術(shù)及應(yīng)用、焊接質(zhì)量控制等專業(yè)的教材，也可作為無損檢測技術(shù)資格等級證書培訓(xùn)考核的參考教材以及相關(guān)工程人員的參考書。