第四單元渦流檢測模塊二渦流檢測的設(shè)備及器材主要

內(nèi)容渦流檢測線圈一標(biāo)準(zhǔn)試樣與對比試樣四渦流檢測儀二渦流檢測的輔助裝置三一般而言，渦流檢測裝置包括檢測線圈、檢測儀器、輔助裝置。根據(jù)應(yīng)用目的不同，渦流檢測儀可分為：渦流探傷儀渦流電導(dǎo)儀渦流測厚儀振蕩器信號輸出電路放大器信號處理器顯示器電源試樣檢測線圈由檢出電路測出阻抗變化量ΔZ，轉(zhuǎn)換成電壓信號ΔU，再將微弱信號進(jìn)行放大，并在顯示屏上顯示。信號檢出電路一、渦流檢測線圈（一）工作原理特征渦流檢測線圈又稱為“探頭”，它是用非常細(xì)的銅線按一定的方式纏繞而成，在通一交變電流時能夠產(chǎn)生交變的磁場，并在其接近的導(dǎo)電體中激勵產(chǎn)生渦流：同時，“電磁線圈”還具有接受感應(yīng)電流（即渦流）所產(chǎn)生感應(yīng)磁場、將感應(yīng)磁場轉(zhuǎn)換為交變電信號的功能，并將檢測信號傳輸給檢測儀器。表明渦流檢測所采用的探測器是由金屬細(xì)線纏繞而成的揭示了渦流檢測是基于“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”這一本質(zhì)特征霍爾元件、磁敏二極管將磁場信號轉(zhuǎn)換成電信號不能激勵產(chǎn)生磁場不能代替渦流檢測中的“電磁線圈”（二）優(yōu)點（1）同時具有激勵和拾取信號兩項功能；（2）可根據(jù)被檢測對象的外形結(jié)構(gòu)、尺寸和檢測目的，設(shè)計、制作成不同纏繞方式、不同大小且形狀各異的線圈，能夠更好地適應(yīng)不同的檢測對象和滿足檢測要求；（3）受溫度影響較小，可適用于高溫條件下的檢測。（三）分類按感應(yīng)方式分類按應(yīng)用方式分類按比較方式分類自感式線圈互感式線圈放置式線圈外通過式線圈內(nèi)穿過式線圈絕對式線圈自比式線圈他比式線圈1.按感應(yīng)方式分類（1）自感式線圈由單個線圈構(gòu)成，該線圈既產(chǎn)生激勵磁場，又是感應(yīng)、接收導(dǎo)體中渦流再生磁場信號的檢測線圈。

一般由二個或兩組線圈構(gòu)成，一個用于產(chǎn)生激勵磁場、在導(dǎo)電體中形成渦流的激勵線，另一個是感應(yīng)、接收導(dǎo)電體中渦流再生磁場信號的檢測線圈。（2）互感式線圈2.按應(yīng)用方式分類放置式線圈（1）放置式線圈應(yīng)用：對零件的表面和近表面質(zhì)量的缺陷檢測，不僅可用于管、棒、絲材的檢測，而且可用于檢測板材、型材以及形狀復(fù)雜的零件。特點：放置式線圈的軸線在檢測中垂直于被檢零件的表面進(jìn)行檢測，在線圈中可加附加磁心，具有增強(qiáng)磁場強(qiáng)度和聚焦磁場的特性，具有較高的檢測靈敏度。（2）外通過式線圈應(yīng)用：用于管、棒、線材的在線渦流檢測。特點：將工件插入并通過線圈內(nèi)部進(jìn)行檢測。（3）內(nèi)穿過式線圈應(yīng)用：用于管材或管道質(zhì)量的在役渦流檢測。特點：將其插入并通過被檢管材內(nèi)部進(jìn)行檢測。3.按比較方式分類（1）絕對式線圈由一個或二個線圈構(gòu)成，針對被檢測對象某一位置的電磁特性直接進(jìn)行檢測的線圈；而不與被檢測對象的其他部位或?qū)Ρ仍嚇幽骋徊课坏碾姶盘匦赃M(jìn)行比較。（2）自比式線圈由一個激勵線圈和二個檢測線圈構(gòu)成，針對被檢測對象兩處相鄰位置通過其自身電磁特性差異的比較進(jìn)行檢測。針對被檢測對象某一位置通過與另一對象電磁特性差異的比較進(jìn)行檢測的線圈。（3）他比式線圈渦流電導(dǎo)儀渦流測厚儀渦流探傷儀渦流檢測儀是以測試金屬其及合金中的電導(dǎo)率σ為目的的渦流檢測儀。利用“提離”效應(yīng)測量金屬材料上的膜層厚度的檢測儀器。通過被測試件中缺陷的存在會改變試件內(nèi)渦流分布的狀態(tài)，從而使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化來發(fā)現(xiàn)缺陷的檢測儀器。二、渦流檢測儀（一）渦流檢測儀的組成及各部分的作用1.基本原理：振蕩器產(chǎn)生的交變電流流過置于導(dǎo)電體上的線圈，在線圈周圍形成交變磁場，并在導(dǎo)體表面產(chǎn)生渦流；當(dāng)檢測線圈位置發(fā)生變化時，由于線圈所處位置下面存在缺陷、導(dǎo)體形狀尺寸或材料電磁特性有所變化，都會引起渦流的大小發(fā)生改變并通過二次磁場作用于檢測線圈，使線圈阻抗發(fā)生變化，通過并聯(lián)于檢測線圈的電表可以顯示出這一變化。功能：①產(chǎn)生激勵信號；②檢測渦流信息；③鑒別影響因素；④指示檢測結(jié)果。組成（基本電路）振蕩器信號檢出電路放大器信號處理電路顯示器和電源電路產(chǎn)生激勵檢測渦流信息鑒別影響因素指示檢測結(jié)果2.渦流檢測儀作用電路組成基本電路：振蕩器、信號檢出電路、放大器、顯示器和電源。信號處理電路：用于鑒別影響因素和抑制干擾電路。(1)振蕩器晶體振蕩器RC振蕩器電路LC正弦波振蕩器電路LC振蕩器具有起振容易、調(diào)頻方便，能產(chǎn)生較大輻度正弦振蕩、頻率穩(wěn)定度可達(dá)104等優(yōu)點。晶體振蕩器當(dāng)頻率要求更高時可采用。RC振蕩器當(dāng)頻率較低時可采用。(2)橋式電路當(dāng)U1=U2，即U0=0時，該橋路處于平衡狀態(tài)，橋路各橋臂阻抗之間有Z1·Z4=Z2·Z3關(guān)系。作用：檢測出振蕩器所產(chǎn)生的交變信號，并將其輸送給放大器。檢測前，將橋臂上的檢測線圈的阻抗與另一個橋臂上的比較線圈的阻抗調(diào)為相等，使橋式電路平衡，輸出的電壓為零。

檢測過程中：當(dāng)檢測線圈阻抗發(fā)生變化（如線圈下被檢測零件中出現(xiàn)缺陷），其兩端電壓就會發(fā)生變化，于是橋路失去平衡，這時輸出電壓不再為零，而是一個非常微弱的信號，并將該信號輸送給放大器。渦流檢測中，通常將渦流檢測線圈作為構(gòu)成平衡電橋的一個橋臂，如下圖：(3)放大器①作用：不平衡電橋中的信號非常微小，首先要傳輸?shù)椒糯蟊稊?shù)相當(dāng)大的放大器進(jìn)行放大。放大倍數(shù)：

U0

—輸出電壓，V;

Ui

—輸入電壓，V。②增益：放大單元的放大倍數(shù)在渦流檢測儀器中通常用增益G表示，即：G=20lgA=20lg（Uo/Ui），其單位為dB。例：對于一個增益范圍為0～100dB的渦流檢測儀，其放大單元對輸入信號的最大放大倍數(shù)與增益的對應(yīng)關(guān)系為：G=20lg（Uo/Ui）=20lgA=100dB。A=10（G/20）=10（100/20）=105=100,000即最大放大倍數(shù)為10萬倍。

這種放大器通常是分立元件和集成電路的組合，其原因是分立元件具有較低的噪聲，集成電路具有高而穩(wěn)定的增益、體積小、直流漂移小的優(yōu)點。③放大器的特性：輸入級噪聲低動態(tài)范圍寬畸變低電壓放大器基本原理圖(4)信號處理器作用：是抑制或消除檢測信號中的干擾信號，并識別和提取有用信號。移相器相敏檢波器濾波器幅值鑒別器對波的相位進(jìn)行調(diào)整的一種裝置對兩個信號之間的相位進(jìn)行檢波的儀器對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。主要用于信號幅度檢測。根據(jù)輸入信號幅度決定輸出信號為高電平或低電平，對直流或脈沖信號的幅值進(jìn)行鑒別(5)顯示器作用：經(jīng)處理得到的檢測信號在渦流檢測儀的終端要得以顯示和記錄。電表陰極射線管常用顯示器電表專門用來觀察橋路平衡狀態(tài)，電表指示為零時，說明橋路已平衡，可以進(jìn)行檢測。用于觀察輸出電信號，常采用矢量光點法、橢圓法、線性時基法等，顯示缺陷及干擾信號的幅值、相位。（二）檢測信號的分析與處理技術(shù)相位差的信號處理法振幅差異的信號處理法常用方法頻率差別的信號處理法材質(zhì)變化易產(chǎn)生干擾信號可能掩蓋缺陷信號信號處理抑制干擾信號1.相位差的信號處理法原理：由缺陷信號和由干擾信號產(chǎn)生的信號幅值和相位都不同，利用它們的相位差來抑制干信號，檢出缺陷信號的方法。橋路輸出交流信號參數(shù)振幅相位放大后的檢測信號經(jīng)移相器取得的相位可控電壓相敏檢波器缺陷信號OA干擾信號OB將OT調(diào)到與OB垂直方向，輸出信號就只有缺信號，而不包括干擾信號。（1）同步檢波法:用于抑制直線狀干擾電壓的雜波(如棒材直徑變化的干擾)。（2）不平衡電橋法:用于抑制呈圓弧狀電壓軌跡變化的雜波(如提離效應(yīng)的干擾)。2.頻率差異的信號處理法高通濾波器低通濾波器只允許高頻信號通過，阻礙低頻信號。只允許低頻信號通過，阻礙高頻信號。原理：根據(jù)檢測信號中干擾信號與缺陷信號的頻率差異實現(xiàn)干擾信號抑制和缺陷信號提取的信號處理方法。高通濾波器低通濾波器帶通濾波器抑制相敏檢波器輸出電壓中所包含的與儀器工作頻率相同的電噪聲成分和外來的高頻噪成分。抑制由試樣材質(zhì)、尺寸、形狀變化及儀器漂移所產(chǎn)生的低頻信號。帶通濾波器高通濾波器低通濾波器允許一定頻率范圍信號通過3.振幅差異的信號處理法原理：幅度鑒別法是一種根據(jù)檢測信號中干擾信號與缺陷信號的幅度差異，實現(xiàn)對干擾信號抑制和缺陷信號提取的信號處理方法。與缺陷信號的相位和頻率沒有顯著差異的干擾信號，電噪聲信號的幅度比缺陷信號幅度低幅度鑒別器只提取輸入信號中幅度高于預(yù)置電平的信號而消除幅度低于預(yù)置電平的噪聲信號的門檻觸發(fā)電路抑制干擾信號三、渦流檢測的輔助裝置輔助裝置是指除檢測線圈和檢測儀器外，對材料或零件實施可靠的渦流檢測時所必要的裝置。包含磁飽和裝置試樣傳動裝置探頭驅(qū)動裝置標(biāo)記裝置（一）磁飽和裝置作用：對鐵磁性材料在檢測前進(jìn)行磁飽和處理，消除磁性的不均勻、提高渦流透入深度。（1）鐵磁性材料加工后，內(nèi)部會出現(xiàn)磁性不均勻而形成噪聲信號，給缺陷檢出帶來困難。（2）集膚效應(yīng)限制渦流的透入深度。1.外通過式線圈磁飽和裝置兩個磁飽和線圈中間為放置渦流檢測線圈留出一定的間距，為防止快速傳動的管材或棒材撞傷或磨損磁飽和線圈，分別在兩個磁飽和線圈內(nèi)裝有采用耐磨材料制成的導(dǎo)套。由于磁飽和線圈往往長時間通以很大的直流電，線圈很容易發(fā)熱甚至被燒毀，因此通常采用水冷或風(fēng)冷方式對磁飽和裝置進(jìn)行冷卻。由線圈構(gòu)成，并通以直流電2.扇形線圈磁飽和裝置電流通過線圈時產(chǎn)生的磁場經(jīng)過磁軛傳導(dǎo)至被檢材料或零件的表面，從而對被檢材料或零件進(jìn)行飽和磁化。為了充分利用磁化線圈產(chǎn)生的磁場，這類磁飽和裝置一般密封在由純鐵制成的外殼內(nèi)，由于純鐵具有很高的磁導(dǎo)率，即磁阻非常小，因此磁化場被集中“禁錮”在管、棒材料或試樣的被檢測區(qū)域。（二）試樣傳動裝置作用：用于形狀規(guī)則產(chǎn)品的自動化檢測，在管材、棒材生產(chǎn)線上的應(yīng)用最為廣泛。結(jié)構(gòu)上料進(jìn)料分料將管材或棒材送到進(jìn)料裝置中將管材或棒材送到渦流檢測線圈檢測，要求無振動和偏擺。按驗收標(biāo)準(zhǔn)確定不同等級的管、棒材，實施自動分離。作用：用于控制探頭的旋轉(zhuǎn)方向、速度和進(jìn)給位置的裝置，可以實現(xiàn)在管、棒材進(jìn)行渦流檢測時，工件作直線平移運動的同時，驅(qū)動放置式線圈沿管棒材作周向旋轉(zhuǎn)。（三）探頭驅(qū)動裝置用于檢測孔壁缺陷的探頭槍如圖所示的探頭槍是一種檢測螺栓孔壁缺陷常用的驅(qū)動裝置。這種裝置可以控制探頭的旋轉(zhuǎn)方向、速度和進(jìn)給位置，探頭轉(zhuǎn)動速度有1000轉(zhuǎn)/分和2000轉(zhuǎn)/分兩種選擇。

用于管道遠(yuǎn)場檢測的探頭推進(jìn)裝置

管道的在役檢測通常采用內(nèi)穿過式線圈，對于較大長度的管道，往往需要借助專用的探頭驅(qū)動裝置。

這種探頭驅(qū)動裝置由非電刷耦合式的直流伺服電機(jī)提供動力，通過示蹤編碼器對檢測線圈實施精確定位，通過閉路反饋系統(tǒng)調(diào)整對探頭的推力，以消除在行進(jìn)過程因管壁不同狀況而受到的不同的阻力，兩組滑輪可勻速、穩(wěn)定地將探頭傳送到管道內(nèi)部任何位置，推進(jìn)速度可在0~2500mm/s范圍無級調(diào)整。（四）標(biāo)記裝置作用：對被檢測對象出現(xiàn)異常信號的位置自動實施記錄和標(biāo)識的裝置。當(dāng)檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)超出設(shè)定水平的信號時輸出一個報警信號，標(biāo)記裝置接收到報警信號后會自動驅(qū)使相關(guān)的機(jī)械裝置在試件的對應(yīng)部位以設(shè)定的方式進(jìn)行標(biāo)記，如噴漆、刷涂等。隨著檢測儀器智能化水平的提高，儀器可根據(jù)試件傳動裝置的進(jìn)給速度和時間準(zhǔn)確計算出線圈檢測的位置，通過對試件運動初始位置的標(biāo)識，可以在檢測儀的屏幕或顯示界面上給出發(fā)現(xiàn)異常顯示信號的位置坐標(biāo)，從而替代了傳統(tǒng)的獨立于檢測儀器之外的機(jī)械打標(biāo)裝置。智能型渦流檢測儀的控鍵及檢測狀態(tài)顯示儀器：EEC-39（愛德森公司）四、標(biāo)準(zhǔn)試樣與對比試樣（一）作用標(biāo)準(zhǔn)試樣對比試樣按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)條件加工制作，并經(jīng)被認(rèn)可的技術(shù)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的用于評價檢測系統(tǒng)性能的試樣。針對被檢測對象和檢測要求按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)條件加工制作，并經(jīng)相關(guān)部門確認(rèn)的用于被檢對象質(zhì)量符合性評價的試樣。用于評價檢測系統(tǒng)性能不是用于產(chǎn)品的實際檢驗（1）對比試樣的材料特性必須與被檢對象相同或相近，如材料的牌號、熱處理狀態(tài)、規(guī)格或形狀。（2）對比試樣上人工缺陷的形狀和大小應(yīng)根據(jù)檢測要求確定。（二）常用的標(biāo)準(zhǔn)試樣與對比試樣的制作1.標(biāo)準(zhǔn)試樣（1）材質(zhì)銅奧氏體不銹鋼銅-鋅合金鐵磁性鋼管（3）規(guī)格：一般采用外徑為25mm、壁厚為2mm、長度為2000mm的管