涡流检测教材VIP免费

第五章涡流检测涡流是当金属导体处在变化着的磁场中或在磁场中运动时，由于电磁感应作用而在金属导体内产生的旋涡状流动电流。(我们在实践中会遇到一些涡流现象，如金属存在电阻，当电流流过金属导体内时会产生焦耳热。工业上利用这种热效应制动了高频感应电炉来冶炼金属。这种电炉的炉壁上绕有线圈，当线圈接通高频大功率电源时，炉体内随之产生很强的高频交变磁场。在炉体放置一定数量的金属，金属中便产生强大的涡流致使金属被加热至熔化。)涡流检测具有以下特点：①由于检测是以电磁感应为基础的，探头线圈不需接触工件，因此检测速度快。（对管、棒材。每分钟可检测几十米，线材可检测几百米实）易于实现自动化检测。②对工件表面和近表面的缺陷，有较高的检测灵敏度。③能在高温状态下，对管、棒、线材和坏料等进行检测。④涡流检测技术是一种多用途的检测技术，除探伤外，还能测量工件、涂层的厚度、间隙以及工件的机械和冶金性能等。⑤能提供缺陷的信息。⑥实验结果可与检测过程同时得到，记录可长时期保存。由于感生涡流渗入工件的深度与频率的平方根成反比（感生涡流具有趋肤效应）。这个深度不大，因此，涡流检测目前只能检测表面及近表面的缺陷。另外，因为影响涡流检测的因素如导电率、磁导率、缺陷、工件形状和尺寸以及探头线圈与工件之间的距离等，要取得所希望得到的检测参数，需要较复杂的信息处理技术。还有涡流检测对复杂表面的检测效率低。第一节涡流检测的物理基础一、材料的导电性(一)材料的导电率根据欧姆定律，沿一段导体流动的电流强度与其两端的电位差成正比。即：RUI根据一定材料的导体，它的电阻与导体长度(L)成正比，与导体的截面积(S)成反比。即：SLR我们称ρ为导体的电导率单位为：(Ω·mm2/m)或(μ·Ω·cm)(二)影响电导率的因素1．杂质含量如果在导体中掺入杂质，杂质会影响原子的排列，引起电阻率的增加。2．温度随着导体的温度升高，导体内的原子热振动加剧，自由电子的碰撞机会增加，电阻率随之增加。3．冷热加工材料的冷热加工，可能产生内应力而使原子排列结构变形。这时，电子受到碰撞次数增加，电阻率也会上升。4．合金成份对于固溶合金(杂质在基体金属内均匀分布)，一般说来电阻率随着合金成分的增加而增加。二、材料的磁特性(一)磁场及其量度(略)(二)电流产生的磁场(略)(三)材料的磁特性(略)(四)影响磁导率的因素1．化学成份和热处理状态材料的化学成份和热处理状态不同，表现的磁导率也不同。如不同含碳量的碳钢，在退火状态比淬火材料磁导率要高，而随着含碳量的提高，相对磁导率也会降低。2．冷加工如300系列不锈钢非磁性的奥氏体钢经冷却加工后形成马氏体相，就会增加磁导率。相反，大多数铁磁材料的导磁率会减小。3．温度各种磁性材料的居里点：铁(769℃)、钴(1118～1124℃)、镍(353～358℃)、钇(16℃)、渗碳体Fe2C(215℃)、硫化铁FeS(320℃)、四氧化三铁Fe3O4(575℃)、三氧化二铁Fe2O3(620℃)、软磁铁氧体(50～600℃)三、电感感应(一)电感感应现象楞次定律：闭合回路中产生的感应电流有确定的方向，它所产生的磁通总是企图阻碍原来磁通的变化。(二)电磁感应定律闭合回路(螺线管回路)中产生的感应电流，是由于这回路中有电动势存在。法拉第最先确定了这种电动势的大小和磁能量变化间的数量关系。法拉第根据能量守恒定律推导得出：dtd式中：ε－感应电动势dφ/dt－是磁通随时间的变化量上式为单匝线圈的回路，对于n匝线圈的回路其电电势为：dtdφn-＝在MKS单位制中，各物理量的单位如下：ε－伏特、n－匝、dφ－韦伯、dt－秒(三)自感应现象在任意闭合回路中，当接有线圈和负载时，回路中的电流在空间作一点所产生的磁感应强度，和电流强度成正比，因此，磁通量也和电流成正比。即有：φ=L0·I比例系数L0叫做回路中的自感系数，它与回路的几何形状、大小、匝数及回路中的介质有关。自感系数的常用单位是享利。回路中的自感电动势ε0的关系式为：tI-L00(四)互感应现象如果有两个螺线管线圈的闭合回路靠在一起，当第一个通上电流I1，在第二个回路中就会产生感生电流。如果第二回路的互感系数为L21(享利)，在第二回路中产生的感生电动势...