渦流檢測2、3級復(fù)試講義第一頁，共73頁。提綱：1多頻渦流檢測技術(shù)（掃頻渦流檢測）遠場渦流檢測技術(shù)脈沖渦流檢測技術(shù)研究及其應(yīng)用的新進展渦流陣列檢測技術(shù)渦流C掃描檢測技術(shù)第二頁，共73頁。1基本原理及應(yīng)用概述2多頻渦流檢測儀工作原理圖3轉(zhuǎn)換電路工作原理圖第三頁，共73頁。第四頁，共73頁。轉(zhuǎn)換電路工作原理圖

第五頁，共73頁。1遠場渦流檢測技術(shù)發(fā)展概況2遠場渦流效應(yīng)原理3遠場渦流技術(shù)的特點4遠場渦流技術(shù)的主要應(yīng)用第六頁，共73頁。1遠場渦流檢測技術(shù)發(fā)展概況遠場渦流（RFEC.RemoteFieldEddyCurrent）檢測技術(shù)是一種能穿透金屬管壁的低頻渦流檢測技術(shù)。1951年，美國的馬科里姆首次將遠場渦流申請了專利，1957年美國的殼牌石油公司發(fā)展部開始用此方法對石油管道的外壁腐蝕情況作了一些測試的嘗試。隨后各國學者對遠場渦流檢測技術(shù)進行了不斷的探索，使遠場渦流理論得到逐步完善和實驗驗證，到了上世紀八十年代，遠場渦流技術(shù)用于鐵磁性管道檢測的優(yōu)越性得到人們的廣泛認可，并且出現(xiàn)了一些先進的遠場渦流檢測系統(tǒng)，在石油、天然氣輸送管道、城市煤氣供應(yīng)管道及核反應(yīng)堆壓力管等方面得到實際應(yīng)用。第七頁，共73頁。2遠場渦流效應(yīng)原理遠場渦流效應(yīng)原理如圖5-1所示。圖5-1a是遠場渦流檢測探頭示意圖，它一般是內(nèi)通過式探頭，由激勵線圈和檢測線圈構(gòu)成，激勵線圈與檢測線圈相距約2~3倍管內(nèi)徑的長度。激勵線圈通以低頻交流電，產(chǎn)生磁場，檢測線圈用以接受發(fā)自激勵線圈的磁場、渦流信號，利用接收到的信號能有效地判斷出金屬管道內(nèi)外壁缺陷和管壁的厚薄情況。第八頁，共73頁。2遠場渦流效應(yīng)原理第九頁，共73頁。2遠場渦流效應(yīng)原理第十頁，共73頁。2遠場渦流效應(yīng)原理當在圖5-1a中的激勵線圈通以低頻交流電時，在線圈的周圍空間會產(chǎn)生一個緩慢變化的時變磁場，由于電磁感應(yīng)，時變磁場又會激發(fā)出一個時變渦旋的電場，在該電場的作用下，在金屬管壁內(nèi)會形成渦流，同樣由于電磁感應(yīng)，渦流會在其周圍產(chǎn)生一個時變的磁場，因此，金屬管壁內(nèi)外的磁場是由線圈內(nèi)的傳導(dǎo)電流和金屬管壁內(nèi)的渦流產(chǎn)生的磁場的矢量和。通常不是檢測線圈阻抗的變化，而是測量檢測線圈的感應(yīng)電壓與激勵電流之間的相位差；激勵信號功率較大，但檢測到的信號十分微弱（一般為微伏）。第十一頁，共73頁。2遠場渦流效應(yīng)原理從圖5-1b中可以看出，隨著兩線圈間距的增大，檢測線圈感應(yīng)電壓的幅值開始急劇下降，然后逐漸變緩，并且相位存在躍變。通常把信號幅值急劇下降后變化趨緩而相位發(fā)生躍變之后的區(qū)域稱為遠場區(qū)，信號幅值急劇下降區(qū)域稱為近場區(qū)，近場區(qū)與遠場區(qū)之間的相位發(fā)生較大躍變的區(qū)域稱為過渡區(qū)。T.R.Schmidt認為遠場渦流的能量耦合可能存在兩種方式：一是在管子內(nèi)部與激勵線圈的直接耦合；二是通過管壁與激勵線圈間接耦合。近場區(qū)直接耦合占優(yōu)勢，遠場區(qū)間接耦合占優(yōu)勢。第十二頁，共73頁。3遠場渦流技術(shù)的特點與常規(guī)渦流檢測方法相比，遠場渦流技術(shù)有其自身的一些特點：（1）優(yōu)點①檢測系統(tǒng)的制造與操作十分簡單；②具有較高的檢測靈敏度；③對于低磁性材料管的內(nèi)外壁缺陷和管壁變薄情況具有相同的檢測靈敏度；④壁厚與相位滯后之間存在線性關(guān)系；⑤污物、氧化皮、探頭提離以及相對于管子軸線位置的不同等對檢測結(jié)果影響很小；⑥在遠場范圍內(nèi)，檢測線圈擺放的位置對檢測靈敏度影響不大；⑦不受趨膚深度條件的限制⑧由于溫度對相位測量的影響微不足道，因此應(yīng)用相位測量技術(shù)的遠場渦流特別適用于高溫、高壓狀態(tài)。第十三頁，共73頁。3遠場渦流技術(shù)的特點與常規(guī)渦流檢測方法相比，遠場渦流技術(shù)有其自身的一些特點：（2）缺點①不適用于短小的和非管狀的試件；②檢測的激勵頻率低（對于鋼管，檢測頻率范圍是20~200Hz），因而大大限制了檢測速度；③檢測線圈的輸出信號電壓很弱，一般只有微伏級；④不能夠辨別缺陷存在于外表面還是內(nèi)表面。第十四頁，共73頁。4遠場渦流技術(shù)的主要應(yīng)用遠場渦流檢測儀器已應(yīng)用于石油化工廠、水煤氣廠、煉油廠和電廠等行業(yè)中的多種鐵磁性或非鐵磁性管道的探傷、分析和評價。例如：鍋爐管、熱交換管、地下管線和鑄鐵管道等的役前和在役檢測。下面給出用EEC-39RFT檢測φ16×2.2無縫鋼管(鐵磁性)標樣管的情況，標樣管A上有φ0.7、φ1.1和φ2.0的人工小孔各一個，標樣管B上有直徑為φ5.0濃度分別為25%、50%和75%的平底孔各一個，直徑為φ3.0的通孔一個，詳見圖2-131。

第十五頁，共73頁。4遠場渦流技術(shù)的主要應(yīng)用第十六頁，共73頁。4遠場渦流技術(shù)的主要應(yīng)用

a)相位分度為3時檢測標樣管A的渦流信號圖

b)相位分度為10時檢測標樣管A的渦流信號圖c)相位分度為1時檢測標樣管B的渦流信號圖d)相位分度為3時檢測標樣管B的渦流信號圖e)相位分度為10時檢測標樣管B的渦流信號圖第十七頁，共73頁。0摘要1前言2脈沖渦流檢測的基本原理3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況4脈沖渦流檢測技術(shù)應(yīng)用的進展5結(jié)束語第十八頁，共73頁。0摘要本文在較全面收集了近5年國內(nèi)關(guān)于脈沖渦流檢測技術(shù)研究文獻的基礎(chǔ)上，對脈沖渦流檢測技術(shù)研究及其應(yīng)用的進展情況作了較全面地介紹，包括脈沖渦流檢測的基本原理、脈沖渦流的重要性質(zhì)與特征、脈沖渦流傳感器類型及設(shè)計制作參數(shù)、脈沖渦流檢測條件的優(yōu)化和脈沖渦流檢測技術(shù)的應(yīng)用等。通過與以單一頻率的正弦交流電激勵的常規(guī)渦流檢測技術(shù)比較，可以看到脈沖渦流檢測技術(shù)的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。

第十九頁，共73頁。1前言以一定頻率正弦交流電信號激勵的常規(guī)渦流檢測技術(shù)在金屬管棒材原材料、在役管道及機械零件表面、近表面質(zhì)量檢測中有著廣泛的應(yīng)用，這種基于單一頻率、連續(xù)正弦波信號激勵的渦流檢測技術(shù)，其檢測的有效性和可達性密切依賴于激勵信號的頻率。一般地，頻率越高，則渦流趨于被檢測對象的表面分布，對于表面微小缺陷的檢出能力越高，但由于透入深度的增大而高頻渦流急劇衰減，因此對于表面下具有一定深度的近表面缺陷則難以產(chǎn)生有效的響應(yīng)；相反，頻率越低，則渦流在被檢測對象表面下的透入深度增大，可對試件近表面一定深度范圍內(nèi)的缺陷產(chǎn)生響應(yīng)，但對于表面缺陷的檢測靈敏度隨激勵信號頻率的降低而明顯下降。以降低檢測靈敏度來提高渦流檢測深度，或以減小渦流透入深度來提高檢測靈敏度，長期以來一直是常規(guī)渦流檢測應(yīng)用中在二者之間權(quán)衡取舍的焦點。第二十頁，共73頁。1前言

眾所周知，由于寬帶脈沖信號可按傅立葉級數(shù)變換理論分解為無限多低、中、高頻的正弦波之和，因此以重復(fù)的寬帶脈沖（如方波）代替正弦交變信號進行激勵和檢測的脈沖渦流響應(yīng)信號中包含有被檢測對象被檢測對象表面、近表面和表層一定深度范圍內(nèi)的質(zhì)量信息，較好地解決了常規(guī)渦流所不能兼顧的檢測靈敏度和檢測深度的矛盾，因此近年來成為國內(nèi)外渦流檢測技術(shù)與應(yīng)用研究中最受關(guān)注的熱點領(lǐng)域之一。

第二十一頁，共73頁。2脈沖渦流檢測的基本原理脈沖渦流通常是以一定占空比的方波作為激勵信號施加于初級線圈，當載有方波電信號的初級線圈接近導(dǎo)電材料或試件時，在導(dǎo)體中感應(yīng)產(chǎn)生瞬變的渦流和再生磁場。瞬時渦流的大小、衰減狀況與導(dǎo)體的電磁特性、幾何形狀及耦合狀況相關(guān)，次級線圈（或電磁傳感器）接收到的渦流再生磁場包含有被檢測對象導(dǎo)電率、磁導(dǎo)率及形狀尺寸的相關(guān)信息，據(jù)此可實現(xiàn)脈沖渦流的檢測與評價。脈沖渦流的產(chǎn)生及檢測信號的拾取過程見圖1。第二十二頁，共73頁。2脈沖渦流檢測的基本原理第二十三頁，共73頁。2脈沖渦流檢測的基本原理第二十四頁，共73頁。2脈沖渦流檢測的基本原理圖2給出了典型的脈沖渦流探頭掃過平板試樣上人工槽傷時電壓響應(yīng)的時域信號[4]。對于脈沖渦流響應(yīng)信號，一般采用電壓峰值、峰值時間和過零時間這三個參數(shù)實現(xiàn)對缺陷的定量評價[4]。其中，峰值是指脈沖渦流時域瞬態(tài)波形上的電壓最大值，峰值時間是指從渦流的上升沿激勵開始到脈沖渦流感應(yīng)信號達到峰值點的時間，過零時間是指從渦流的上升沿激勵開始到脈沖渦流感應(yīng)信號到過零點的時間。上述特征參數(shù)與引起該相應(yīng)的缺陷的性質(zhì)與狀況有關(guān)：電壓峰值與缺陷大小密切相關(guān)，峰值時間與缺陷位置有關(guān)，過零時間與缺陷深度有關(guān)。需要指出的是，以上三個參數(shù)并不是單一對應(yīng)缺陷的相關(guān)信息，而是對缺陷綜合響應(yīng)的結(jié)果，只是實際檢測評價過程中選擇各特征參數(shù)來表征其受缺陷影響更為顯著的變化因素。

第二十五頁，共73頁。2脈沖渦流檢測的基本原理第二十六頁，共73頁。2脈沖渦流檢測的基本原理

圖3給出了圖2中時域信號在不同頻段的功率譜曲線。由此可以看出具有以下特征：（1）譜線上在低頻段和高頻段各有一個峰值存在，峰值的位置主要與激勵方波信號的占空比和響應(yīng)缺陷的性質(zhì)、形狀相關(guān)；（2）激勵信號的能量主要分布于低頻段，因此對試件較深層的質(zhì)量信息也具有較好的檢測能力。第二十七頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況針對脈沖渦流的特點和潛在優(yōu)勢，近年來國內(nèi)一些高校和研究機構(gòu)的科研人員在脈沖渦流檢測機理、換能器的設(shè)計與制作、檢測系統(tǒng)工作點優(yōu)化及實際應(yīng)用等方面開展了較廣泛的研究。本節(jié)對脈沖渦流檢測技術(shù)研究的進展情況作一簡要介紹，關(guān)于脈沖渦流技術(shù)應(yīng)用方面的研究進展情況在下一節(jié)予以說明。第二十八頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況3.1脈沖渦流特征的研究文獻[1]通過試驗結(jié)果介紹了影響脈沖渦流的因素及作用規(guī)律。首先，研究人員在同一材料的圓柱形金屬導(dǎo)體直徑方向不同位置上預(yù)制了相同尺寸的人工缺陷，利用磁場測量裝置測量并記錄了個人工缺陷響應(yīng)信號的特征值，如表1所列數(shù)據(jù)。研究人員還進一步研究了以不同重復(fù)頻率的方波信號激勵產(chǎn)生脈沖渦流作用于同一導(dǎo)體相同位置上人工缺陷響應(yīng)信號特征值的變化規(guī)律。各特征值參數(shù)的變化情況列于表2。圖4給出了兩種重復(fù)頻率方波信號激勵脈沖渦流，對于不同深度人工缺陷響應(yīng)信號峰值的輸出電壓變化曲線。

第二十九頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況第三十頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況

由圖4可以看到，脈沖渦流信號的峰值不僅與脈沖方波信號的重復(fù)頻率相關(guān)，而且在深度方向上的衰減速度也與脈沖信號的重復(fù)頻率有關(guān)。這種變化與單一頻率正弦波激勵的常規(guī)渦流的變化規(guī)律相一致。

第三十一頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況表2中的試驗數(shù)據(jù)可以看出，不同脈沖重復(fù)頻率所得到的特征值差異較大，說明瞬時渦流的衰減周期、特征頻率與激勵脈沖重復(fù)頻率之間密切相關(guān)。利用這一關(guān)系，通過適當?shù)剡x擇脈沖重復(fù)頻率，可在一定范圍內(nèi)協(xié)調(diào)解決提高檢測深度和保證檢測靈敏度之間的矛盾。

第三十二頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況3.2脈沖渦流傳感器的設(shè)計與制作常規(guī)渦流線圈通常由激勵線圈和檢測線圈組成，一般均采用線徑很細的銅漆包線繞制。脈沖渦流檢測中，除了采用上述傳統(tǒng)方式設(shè)計、制作激勵線圈和檢測線圈外，還較多地采用以銅線繞制激勵線圈，用霍爾片制作探測元件。文獻[2]中介紹的脈沖渦流檢測用的傳感器為采用細的銅漆包線繞制激勵線圈和檢測線圈，與常規(guī)渦流線圈一樣，激勵線圈的內(nèi)徑大于檢測線圈的外徑，二者同軸放置。文獻[3]給出了用于平板零件表面和近表面裂紋缺陷檢測試驗用線圈的設(shè)計、制作參數(shù)：激勵線圈為用直徑為0.24mm的漆包線繞制，內(nèi)徑為10.2mm、外徑為22.4mm、高為10mm，纏繞圈數(shù)為400匝，檢測線圈用直徑為0.07mm的漆包線繞制，內(nèi)徑為2mm、外徑為5mm、高為2mm，纏繞圈數(shù)為800匝。文獻[4]從獲得均勻磁場和較大透入深度考慮，設(shè)計、制作了一種幾何尺寸為40mm×20mm×20mm（長×寬×高）、厚度為1mm的矩形線圈，共繞了400匝，并在線圈中加了磁芯以增大磁場強度；在保證較好靈敏度的前提下，較小尺寸的檢測線圈有利于提高測量分辨率和精確度，因此檢測線圈的設(shè)計、制作參數(shù)為：內(nèi)徑1.5mm、外徑3mm、高2mm，共繞了800匝。第三十三頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況3.2脈沖渦流傳感器的設(shè)計與制作針對普通的脈沖渦流傳感器在腐蝕檢測中出現(xiàn)的信號變化復(fù)雜、特征量難以提取的問題，研究人員還設(shè)計、制作了一種新型斜角式陣列傳感器[5]。這種傳感器的激勵線圈為矩形，檢測線圈陣列是由多個直徑很小的圓柱形線圈組成，并排位于激勵線圈底部的中線上。直角式陣列探頭的檢測線圈與激勵線圈的底面相互垂直，與之不同，斜角式陣列探頭的檢測線圈與激勵線圈的底面之間形成一個小的夾角。試驗發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的改變時的感應(yīng)信號的波形發(fā)生了根本性變化，脈沖渦流信號的各項特征值的提取變得非常簡單。

第三十四頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況3.2脈沖渦流傳感器的設(shè)計與制作基于霍爾傳感器具有小型化、可以實現(xiàn)對磁場的直接測量，并且在較寬的低頻范圍內(nèi)具有比檢測線圈更高靈敏度的特點，較多的研究試驗[6,7,8,9]采用細的銅漆包線繞制激勵線圈、以霍爾傳感器作為探測元件而構(gòu)成了另一類脈沖渦流檢測用傳感器。與常規(guī)渦流檢測線圈類似，有用一個霍爾片作為檢測單元的“絕對式”霍爾傳感器，也有將兩個反向連接的霍爾片作為檢測單元的“差動式”霍爾傳感器。近年來研究人員還采用了集成的霍爾傳感器，如95A型、UGN3505型等線性集成傳感器。第三十五頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況3.3脈沖渦流檢測參數(shù)的優(yōu)化脈沖渦流檢測參數(shù)的優(yōu)化主要包括脈沖重復(fù)頻率、脈沖方波占空比等條件的選擇。關(guān)于脈沖重復(fù)頻率對脈沖渦流響應(yīng)信號特征參數(shù)計渦流透入深度的影響在3.1節(jié)已作介紹。研究人員對于一定頻率方波信號激勵脈沖渦流在導(dǎo)體材料中透入深度的計算所依據(jù)的理論并不相同[1,4]，文獻[4]中采用了傳統(tǒng)渦流的標準透入深度公式計算脈沖渦流的激勵信號頻率，而文獻[1]認為脈沖渦流在導(dǎo)體中的衰減不遵循常規(guī)渦流的自然指數(shù)規(guī)律，而是按照通過實驗數(shù)據(jù)建立的雙曲函數(shù)模型的經(jīng)驗公式衰減。

第三十六頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況3.3脈沖渦流檢測參數(shù)的優(yōu)化由文獻[4]可以看到按照標準透入深度計算公式所確定的頻率與實際情況偏差較大，除了受傳統(tǒng)渦流標準透入深度公式對于脈沖渦流的適用性影響外，還在于混淆了渦流有效透入深度和標準透入深度的概念。針對4mm金屬板材上人工缺陷的脈沖渦流響應(yīng)變化，當脈沖重復(fù)頻率在允許范圍之內(nèi)變化時，峰值時間變化值、過零時間變化值基本不變；而峰值變化值隨著頻率的增加，稍有變化。隨著頻率的升高，對表面和淺層缺陷的檢測更靈敏；而頻率越低時，穿透能力越強，但同時各諧波分量的幅值也相應(yīng)減小。綜合考慮以上因素，研究人員認為[4]：選定脈沖工作頻率在200Hz~400Hz范圍均能達到比較好的檢測效果。

第三十七頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況在選定的200Hz脈沖重復(fù)頻率條件下，研究人員又進行了不同脈沖占空比的比較試驗研究[4]。試驗結(jié)果見圖5、圖6。由圖5可以看到，隨著脈沖占空比的變化，峰值時間變化值、過零時間變化值基本不變；而峰值變化值隨著占空比的增加，以50%占空比為中心對稱分布。第三十八頁，共73頁。3脈沖渦流檢測技術(shù)研究的近況由圖6可以看到，對圍繞50%占空比對稱分布的兩脈沖激勵下所得檢測信號的頻譜進行分析，較小占空比所得檢測信號的功率譜明顯高于較大占空比信號的功率譜，其低頻段峰值和高頻段峰值均比較大占空比的信號明顯。因此選定脈沖占空比為10%~30%激勵方波可獲得較好的檢測效果。第三十九頁，共73頁。4脈沖渦流檢測技術(shù)應(yīng)用的進展到目前為止，國內(nèi)尚沒有商品化的脈沖渦流檢測儀，本節(jié)所述的脈沖渦流檢測技術(shù)的應(yīng)用研究進展，主要是指相關(guān)研究人員利用自行設(shè)計、制作的簡單脈沖渦流儀和傳感器，針對模擬一些實際需求中的問題在實驗室以帶有人工缺陷的試樣為對象，開展脈沖渦流檢測應(yīng)用研究的情況。此外，對利用進口的脈沖渦流儀在不去除隔熱層和保護層條件下檢測輸油管線和蒸汽管道的實際應(yīng)用情況作簡要說明。

第四十頁，共73頁。4脈沖渦流檢測技術(shù)應(yīng)用的進展（1）金屬表面、近表面裂紋缺陷的模擬檢測文獻[7]針對表面和次表面兩類裂紋缺陷，在8mm厚的銅合金和鋁合金板上分別加工制作了寬度為2mm，深度為2mm、4mm和6mm人工缺陷。試驗結(jié)果表明：對于表面下裂紋，隨著缺陷深度的增大，感應(yīng)磁場最大值出現(xiàn)的時間就會越長；但是，對于表面裂紋，不同深度裂紋的感應(yīng)磁場最大值出現(xiàn)的時間幾乎相同。這說明脈沖渦流更適用于表面下深層裂紋的定量檢測。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)不同深度人工缺陷的響應(yīng)數(shù)據(jù)繪制出深度與感應(yīng)磁場最大值出現(xiàn)時間的對應(yīng)曲線，實際檢測中測出缺陷響應(yīng)信號最大值出現(xiàn)的時間后，對應(yīng)到參考曲線上就可以確定缺陷的深度。

第四十一頁，共73頁。4脈沖渦流檢測技術(shù)應(yīng)用的進展（2）腐蝕缺陷的定量檢測及掃描成像文獻[10]提出了利用峰值掃描波形對腐蝕缺陷長度的定量檢測，利用瞬態(tài)感應(yīng)電壓信號的過零時間對腐蝕缺陷深度的定量檢測，利用瞬態(tài)感應(yīng)電壓信號的峰值對腐蝕缺陷體積的定量檢測。文獻[5]介紹了采用在激勵線圈底部的正中央，按照電流的流向?qū)ΨQ的排列了8個檢測線圈的渦流陣列線圈掃查加工有模擬腐蝕缺陷試樣時，對稱位置上的兩個檢測線圈接收到渦流響應(yīng)信號最大峰值的比值之間存在的規(guī)律：對于不同的腐蝕深度,當探頭陣列完全經(jīng)過腐蝕掃描時，比值都大于或等于0.5；當探頭陣列不完全經(jīng)過腐蝕掃描時，比值都小于或等于0.2。因此，可以將這個比值作為一個特征參數(shù)，來判斷檢測線圈是否經(jīng)過腐蝕，對于沒有經(jīng)過腐蝕的探頭，在顯示腐蝕圖像的時候，其經(jīng)過的掃描路徑將不會被顯示出來，這樣就可有效地消除圖像的失真。第四十二頁，共73頁。4脈沖渦流檢測技術(shù)應(yīng)用的進展（3）在役管線、管道的實際檢測中國特種設(shè)備檢測研究中心應(yīng)用荷蘭制造的InCotest型脈沖渦流檢測儀對某油氣分離廠在役的凝析油管線和某熱電廠在用的蒸汽管道進行了實際檢測。檢測對象特征及檢測結(jié)果分別為：①凝析油管線：規(guī)格為直徑Φ=80mm、壁厚δ=7.6mm，材質(zhì)為鐵磁性鋼，在管線外面包有38mm厚的海綿狀玻璃體隔熱層和1mm厚的鋁合金外表保護層。在不去除保護層和隔熱層狀態(tài)下，采用脈沖渦流技術(shù)檢測內(nèi)部管線的腐蝕情況，與利用超聲波在去保護層和隔熱材料條件下的檢測結(jié)果比較，對于腐蝕深度測量的最大誤差僅有0.4mm，檢測精度接近達到±5%

第四十三頁，共73頁。4脈沖渦流檢測技術(shù)應(yīng)用的進展②蒸汽管道：規(guī)格為直徑Φ=400mm、壁厚δ=10mm，材料為20號鋼，在管道外面包有100mm厚的巖棉隔熱層和約為1mm厚的鋁合金外表保護層。在不去除保護層和隔熱層狀態(tài)下，采用脈沖渦流技術(shù)檢測內(nèi)部管道時發(fā)現(xiàn)兩處腐蝕缺陷，采用脈沖渦流法對于這兩處腐蝕深度的測量結(jié)果，與去保護層和隔熱材料條件下超聲的測量結(jié)果相比，最大誤差分別為0.69mm、0.64mm，可滿足工程檢測標準要求的測量精度。第四十四頁，共73頁。5結(jié)束語

約20年以前第五屆全國無損檢測年會上較早地介紹了脈沖渦流檢測技術(shù)[11]，近10年該項技術(shù)已成為渦流檢測領(lǐng)域研究的熱點，并在脈沖渦流檢測電磁場理論、檢測傳感器設(shè)計制作、檢測條件優(yōu)化及檢測應(yīng)用等方面研究取得了可喜的進展。任何一項無損檢測技術(shù)的生命力都在于其技術(shù)原理存在著有別于其它技術(shù)的特殊性，同時每一項無損檢測技術(shù)又都存在各自的局限性。，脈沖渦流檢測技術(shù)也是如此，它具有激勵信號中包含有不同頻率，因此不僅在檢測深度上比常規(guī)渦流具有較大突破，而且其響應(yīng)信號中包含有可深入挖掘和廣泛利用的豐富信息；

第四十五頁，共73頁。5結(jié)束語但是，由于脈沖渦流頻譜中終究是以低頻渦流成分為主，因此難以克服低頻渦流檢測技術(shù)的一些局限性：①激勵線圈尺寸較大，不利于小的形狀較復(fù)雜的機械零件上缺陷的檢測，②對于表面微小缺陷的檢測能力偏低。因此，今后對于脈沖渦流檢測技術(shù)的研究，不論是理論分析方面，還是實際應(yīng)用方面，只有正確把握這樣一種辯證關(guān)系，才有利于更快、更有效地推進該項技術(shù)的研究與發(fā)展。第四十六頁，共73頁。1前言2陣列渦流檢測的方法原理3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用4結(jié)束語第四十七頁，共73頁。1前言

陣列渦流（EddyCurrentArrays）技術(shù)是近10年內(nèi)出現(xiàn)的一項新的渦流檢測技術(shù)，它是通過渦流檢測線圈結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計，并借助于計算化的渦流儀強大的分析、計算及處理功能，實現(xiàn)對材料和零件的快速、有效地檢測。其主要優(yōu)點表現(xiàn)為：（1）檢測線圈尺寸較大，掃查覆蓋區(qū)域大，因此檢測效率一般是常規(guī)渦流檢測方法的10~100倍；（2）一個完整的檢測線圈由多個獨立的線圈排列而成，對于不同方向的線性缺陷具有一致的檢測靈敏度；（3）根據(jù)被檢測零件的尺寸和型面進行探頭外形設(shè)計，可直接與被檢測零件形成良好的電磁耦合，不需要設(shè)計、制作復(fù)雜的機械掃查裝置。第四十八頁，共73頁。2陣列渦流檢測的方法原理

陣列渦流技術(shù)與傳統(tǒng)的渦流檢測技術(shù)相比，主要不同點在于前者的探頭是由多個獨立工作的線圈構(gòu)成，這些線圈按照特殊的方式排布，且激勵（又稱發(fā)射）與檢測（又稱接收）線圈之間形成兩種方向相互垂直的電磁場傳遞方式，如圖-1所示。線圈的這種排布方式，有利于發(fā)現(xiàn)取向不同的線型缺陷。第四十九頁，共73頁。2陣列渦流檢測的方法原理第五十頁，共73頁。2陣列渦流檢測的方法原理為提高檢測效率，陣列渦流探頭中包含有幾個或幾十個線圈，不論是激勵線圈，還是檢測線圈，相互之間距離都非常近，保證各個激勵線圈的激勵磁場之間、檢測線圈的感應(yīng)磁場之間不相互干擾，是陣列渦流技術(shù)的關(guān)鍵。由于該技術(shù)為專利技術(shù)，尚未見文獻公開介紹有關(guān)的干擾屏蔽技術(shù)。圖-2是一種稱為X-型的、采用內(nèi)穿過方式進行管壁質(zhì)量檢測的陣列渦流探頭。它由一個與管截面為同心圓的常規(guī)線圈和48個軸線方向為被檢管材直徑方向的陣列線圈組成。如圖-2所示，陣列探頭由環(huán)繞探頭骨架軸線（即被檢測管材的軸線）3組小的線圈構(gòu)成，每組線圈的數(shù)量均為16個。線圈從管材內(nèi)部穿過時，是如何完成對管壁質(zhì)量的檢測呢？為便于敘述和理解，將這三組線圈分為A組（A1，A2，A3，……，A16）、B組（B1，B2，B3，……，B16）、C組（C1，C2，C3，……，C16），第五十一頁，共73頁。2陣列渦流檢測的方法原理第五十二頁，共73頁。2陣列渦流檢測的方法原理如圖-3所示。A組線圈為檢測線圈（即接收線圈），相對于A組線圈而言，C組線圈為激勵線圈，如圖中，C1線圈產(chǎn)生的磁場在管壁中激勵產(chǎn)生渦流，該渦流在再生磁場被A1和A2線圈所感應(yīng)接收；以這種方式電磁耦合形成的渦流適于發(fā)現(xiàn)管材軸線方向的缺陷。同樣，C2線圈作用于A2和A3線圈，C3線圈作用于A3和A4線圈，依此類推，形成32個沿管材軸線方向的檢測通道。第五十三頁，共73頁。2陣列渦流檢測的方法原理

B1線圈作為激勵線圈，在管壁中感應(yīng)產(chǎn)生渦流，渦流的再生磁場被B3線圈接收；同樣，B2線圈產(chǎn)生的渦流場被B4線圈接收，C1線圈產(chǎn)生的渦流場被C3線圈接收，C2線圈產(chǎn)生的渦流場被C4線圈接收，依此類推，又形成了32個沿管材周向的檢測通道。以這種方式電磁耦合形成的渦流適于發(fā)現(xiàn)管材周向的缺陷。第五十四頁，共73頁。3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用如上一節(jié)所介紹的，陣列渦流探頭是由幾個或幾十個分立的檢測檢測線圈構(gòu)成，由于激勵與感應(yīng)線圈是以兩種相互垂直的方向傳遞和接收電磁場，因此首先克服了普通檢測線圈對缺陷方向性敏感的缺點。圖-4是一根外壁上刻有不同深度、長短和方向鋼管對比試樣展開的平面圖。第五十五頁，共73頁。3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用

管材的具體條件為：壁厚1.2mm；在管材外表面加工有27條缺陷，其中第一組缺陷為深度是壁厚10%、20%、……、100%、長10mm、間距5mm的10條槽傷，最淺槽傷的深度僅約為0.1mm（圖中右側(cè)的一組）；第二組缺陷為2個長為10mm、深度為壁厚40%人工槽傷，形狀分別如圖所示；第三組人工缺陷長度為5mm、深度為壁厚40%人工槽傷，共有7個，槽傷的方向和間距有所不同；第四組人工缺陷包括6個長度分別為1mm、深度為40%壁厚、間距為0.8mm的短槽。所有槽傷的寬度均為0.1mm。第五十六頁，共73頁。3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用圖-5給出了采用X-型內(nèi)穿過式陣列探頭一次穿過鋼管樣管檢測到外壁上不同方向和深度缺陷的檢測結(jié)果。其中，圖-5（a）為周向通道獲得的掃查結(jié)果，即圖-3中B、C組線圈的檢測結(jié)果；圖-5（b）為軸向通道上由C組線圈激勵、A組線圈接收獲得的掃查結(jié)果。兩幅圖中，出了第四組6個間距非常小的短小槽傷不能單獨分辨出來以外，其他21個缺陷均可清晰的顯示出來。由此可以建立起對陣列渦流技術(shù)檢測能力的認識。第五十七頁，共73頁。3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用第五十八頁，共73頁。3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用值得注意的是，圖-5（a）和圖-5（b）不是像超聲和常規(guī)渦流經(jīng)過反復(fù)掃查獲得的C掃面圖像，而是檢測線圈一次穿過管材時形成的掃查圖，由此可見陣列渦流技術(shù)具有極高的檢測效率。以圖-3所示的有48個線圈構(gòu)成的陣列渦流探頭，其檢測效果相當于單個放置式線圈以每分鐘38，000轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)的檢測結(jié)果，是常規(guī)穿過時線圈檢測速度的10~100倍。陣列渦流檢測技術(shù)除了具有檢測靈敏度高、檢測速度快的優(yōu)點外，由于其探頭尺寸較大，且外形可根據(jù)實際被檢測對象的形面進行設(shè)計，因此還具有容易克服和消除提離效應(yīng)影響的優(yōu)勢。關(guān)于陣列渦流探頭易于克服提離效應(yīng)影響、具有極高檢測效率的優(yōu)點，還可以從下面兩個應(yīng)用實例得到進一步的認識。第五十九頁，共73頁。3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用圖-6是采用陣列渦流技術(shù)檢測飛機輪轂的應(yīng)用實例?？梢钥吹?，探頭與輪轂接觸的檢測面被磨制成與輪轂外形一致的形狀。探頭可以穩(wěn)定地放在上面，其內(nèi)部的全部檢測線圈與輪箍表面形成良好的電磁耦合，顯然可以很好地消除提離效應(yīng)的影響，并具有極高的檢測效率。

第六十頁，共73頁。3陣列渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用圖-7是根據(jù)飛機發(fā)動機榫槽的形狀設(shè)計制作