涡流无损检测实验报告材料Word格式.docx

1、同时，旋涡状电流在导体材料中流动又形成一 个磁场，即涡流场，线圈产生的磁场和涡流产生的磁场会互相影响，最终达到动态平衡。图2所示，线圈以交变电流 i ,线圈周围产生交变磁场，因电磁感应作用，在线圈下面的导 体（试样）中同时产生一个互感电流，即涡流 ie。随着原磁场H周期性交互变化，产生的感应场（或称互感磁场）即涡流磁场 He，也呈周期性交互变化。由电磁感应原理可知，感应场 He总要阻碍原磁场 H的变化；即当原磁场 H增大时、感应磁 场He也要反向增强；反之亦然，最终达到原磁场 H与感应磁场He的动态平衡。通俗的说，感应磁场He总是要阻碍原磁场 H的改变，以便维持相对动态平衡。图2检测线圈使受检

2、样品表面产生涡流场3.3涡流检测仪的基本结构及机理如图2、图3所示，当检测线圈位于导体的缺陷位置时，涡流在导体中的正常流动就会被缺 陷所干扰。换句话说，导体在缺陷处，其导电率发生了变化，导致涡流 ie的状况受到了影响，感应磁场He随之发生变化，这种变化破坏了原来的平衡 （即H与He的动态平衡），原线圈立刻会感受到这种变化。即通过电流 i反馈回来一个信号，我们称之为涡流信号。这个涡流信号通过涡流仪拾取、分析、处理和显示、记录，成为我们对试件进行探伤、检测的根据。根据电磁感应的互感原理， 只有两个导体之间才能产生互感效应。 故产生涡流的基本条件是：能产生交变激励电流及测量其变化的装置，检测线圈（探

3、头）和被检工件（导体） 。通常受检工件包括金属管、棒、线材，成品或半成品的金属零部件等。实际上，除导体存在缺陷可引起涡流变化外，导体的其他性质（如电导率、磁导率、几何形 状 等）的变化也会影响导体中涡流 He的流动，这些影响都将产生相应的涡流信号。因此，涡流不仅可以用来探伤，且可以用来测量试样的电导率、磁导率、几何形变（或几何形状）和材 质分选等。rOn振荡器 （激励）L 涡流仪器 电压表 （检测）图3涡流仪器的基本结构及原理3.4电阻抗一一涡流检测的原理检测线圈拾取的涡流信号可由线圈的电阻抗（ Z impeda nee）变化来表示，涡流检测就是通过测量涡流传感器的电阻抗变化值来实现的，传感器

4、线圈的电阻抗包括阻抗（ R resista nee ）和电抗（X reaetanee ）,分述如下：341 阻抗一一能量损耗即电阻。无论交流电流，抑或直流电流通过导体材料， 电荷在导体中移动将克服一定的阻力,导体材料的电阻使部分电能转化为热，损耗一定的能量。激励电流在线圈中流动，或感应电流在 被测导体（工件）中流动都要损耗能量，不同试件因导电率，磁导率等影响因素各异，能量损耗的 大小也不一样。铁磁材料的磁滞损耗也等效为有功电阻增大。342 电抗一一能量存储当电流通过导体时，导体周围形成磁场，部分电能转化为磁场中的磁能，在一定条件下磁场 的磁能可转变为感应电流。涡流检测中，除了自感现象以外，两个

5、相邻的线圈间还有互感现象存 在。无论自感电流，抑或互感电流所形成的磁场，总要阻碍原电流增强或减弱，这就是感抗的作 用。同理，电容器对电压变化的作用称为容抗，感抗和容抗统称为电抗。一般的说，磁性材料增 强检测线圈的电抗，非磁性材料削弱检测线圈的电抗。3.5实验仪器介绍3.5.1SMART-2097智能便携式多频涡流仪图4所示为EDDYSU生产的SMART-2097智能便携式多频涡流仪， 其集先进的数字技术、涡流技术和微处理机技术于一体，能实时有效的检测金属材料的缺陷，区分合金种类和热处理状态， 测量厚度变化，是一种实用性很强的多功能便携式涡流检测设备。1场致发光显示2电源开关3指示灯4探头插座5

6、触摸键盘屏图4 SMART-2097智能便携式多频涡流仪SMART-2097智能便携式多频涡流仪的机构框图如 图5所示。它以两个不同频率（F1, F2）同时激励检测线圈，根据不同频率对不同参数变化所获取的检测信号各异，通过实时混频，进行矢 量相加减和其他处理，提取所需信号，抑制干扰信号，达到“去伪存真”的目的。SMART-2097智能便携式涡流检测仪由电脑控制的具有石英晶体稳定度的可变频率波形发生 器可产生所需要的正弦波激励波形，按实际检测的需要选择不同频率（ F1, F2）经过功率放大器后，同时送达检测探头激励检测线圈。检测后可获得几种不同的涡流信号，由探头拾取，然后分 别进入不同的通道。经

7、前置放大、相敏检波、平衡滤波、相位旋转和可调增益放大器。由计算机 控制根据需要将两种涡流信号送入混合单元， 经混合单元实时矢量运算处理后进入数据处理单元，由A/D接口送入计算机系统。计算机系统完成食品的管理、控制、计算和图形显示。 图5 SMART-2097智能便携式多频涡流仪的原理框图F1波可调宇相増位放转A3.5.2D60K数字金属电导率测量仪图6所示的为鑫博特科技专业研发生产的 D60K型数字金属电导率测量仪。 D60K型数字金属电导率测量仪可直接用于测量和分析有色金属材料及其合金材料的电导率值 （如测量银、铜、铝、镁、钛、奥氏体等及其合金的电导率值）。同时也用于间接测量和评价与金属材料

8、电导率有密切关 系的参量，如合金识别和验证、热处理状态和热损坏验证、材料力学评估、决定粉末合金零部件 的密度等。1低值调节旋钮2高值调节旋钮3读数调节4高低值标定试块5涡流探头图6 D60K数字金属电导率测量仪3.5.37504 塗层测厚仪图7所示为7504塗层测厚仪，该测量仪可用于测量各种材质涂层的厚度， 测量厚度围依据于仪器自带的各种标准膜厚（最小值 11.7 0.5 um最大值32.1 0.9 um）。该仪器操作简单便捷， 具体操作见4.3实验步骤。探头接口右校准旋钮左校准旋钮开关读数显示图7 7504塗层测厚仪4实验步骤4.1实验一：SMART-2097智能便携式多频涡流仪的操作及定标

9、4.1.1仪器基本操作及定标1） 按“电源开关”，接通电源，仪器随即显示相关容， 几秒钟后屏幕显示出 “主菜单”（包括“程 序”、“检测”、“显示”、“参数”、“打印”、“报警”、“文件”等菜单）。可根据需要选择操作程序和其他参数（按面板上的“左”、“右”箭号选择）。2） 仪器有两种检测程序供选择， 即“单阻抗平面显示” 和“双阻抗平面显示”，可根据需要选择。3） 选择“单阻抗平面显示”，进入“检测”菜单，出现“调试”、“分析”等子菜单；4） 按“左”、“右”箭头选择“调试”，进行仪器及探头参数调试，包括校准、调平衡；5） 调试操作时，应接好探头，并置于工件之上，按“左” 、“右”箭头移动子菜

10、单中的光标，当光标移动到相应的项，可按 功能3和功能4调整相应变量，调整“匹配”和“驱动” ，使正弦波波形约为屏幕的1/41/3的高度。校准完毕后按ESC键，表示确认，返回上一级菜单。6） 选择“平衡位置”，可对涡流进行平衡点的设置，进入后，按“上” 、“下”、“左”、“右”箭头将屏幕中的“ +”标志调到中央；完成后按“确认” ，后按“左”、“右”箭头使光标移到“退出”选项，按“确认”退出。7） 回到“检测”界面，使光标移到“检测”后，按“确认”开始检测；8） 准备好定标试块，将探头放在钢制试块完好处，按一下“平衡” ；9） 将探头放在钢制试块 0.1 mm划痕上，来回移动数次后，按 ESC停

11、止检测；10） 观察幅值是否分明，若不明显，调节“增益” ，重复9）的过程；11） 扫出一系列峰值后，进入“检测”中的“分析”，移动两闸门，使一个峰值在闸门， 按“确认”， 读取幅值和百分比；测量多个峰值取平均；12） 重复7）11）步骤，分别测得0.5 mm、1.0 mm划痕的标定值。13） 得到0.1 mm、0.5 mm、1.0 mm划痕的数值后，进入“调试”的“标定”子菜单，按“确认”进入，输入相应数值，按功能键 功能3，屏幕中即出现标定曲线。14） 若受检工件是铝制品，则可以用同样的方法对铝试块进行标定；15） 标定结束后，就可以将探头放到相应工件工件上进行检测了。4.1.2涡流有效透

12、入深度实验1） 选择工作频率在1-5kHz的放置式线圈，仪器工作频率为 3kHz左右。2） 调整涡流检测仪的增益、相位旋钮（或按键） 。使提离信号为水平。对于指针式仪器，提离信号影响调至最小。3） 分别依次扫查铝合金和不锈钢试样上埋深不同的人工槽形缺陷，观察并记录不同材料上不同 深度人工槽形缺陷的埋深和涡流响应情况。4） 选择工作频率在50-500kHz的放置式线圈，仪器工作频率为 60kHz左右5） 调整涡流检测仪的增益、相位旋钮（或按键） 。6） 分别依次扫查铝合金和不锈钢试样上埋深不同的人工槽形缺陷，观察并记录不同材料上不同 深度人工槽形缺陷的埋深和涡流响应情况。4.1.3边缘效应实验1

13、） 选择工作频率在 50-500kHz的放置式线圈，仪器工作频率为 300kHz左右；使提离信号为水平；3） 探头平稳置于铝合金试样表面中间位置，慢慢向某一边缘扫查，观察涡流响应信号的变化。4） 记录涡流响应信号因探头接近试样边缘发生变化时探头的位置，测量探头在该位置上其中心 距离板材边缘的距离；5） 计算探头涡流作用围的直径与线圈直径的关系。6） 选择工作频率在 50-500kHz的放置式线圈，仪器工作频率为 50kHz左右；7） 调整涡流检测仪的增益、相位旋钮（或按键） 。8） 探头平稳置于铝合金试样表面中间位置，慢慢向某一边缘扫查，观察涡流响应信号的变化。9） 记录涡流响应信号因探头接近

14、试样边缘发生变化时探头的位置，测量探头在该位置上其中心 距离板材边缘的距离；10） 计算探头涡流作用围的直径与线圈直径的关系。11） 选择工作频率在 50-500kHz的放置式线圈，仪器工作频率为 500kHz左右；12） 调整涡流检测仪的增益、相位旋钮（或按键） 。13） 探头平稳置于铝合金试样表面中间位置，慢慢向某一边缘扫查，观察涡流响应信号的变化。14） 记录涡流响应信号因探头接近试样边缘发生变化时探头的位置，测量探头在该位置上其中心 距离板材边缘的距离；15）计算探头涡流作用围的直径与线圈直径的关系。4.2实验二：D60K数字金属电导率测量仪测钛青铜电导率 打开开关，起动 D60K数字

15、金属电导率测量仪，连接好探头 将探头放在标定试块低值试样上，转动“读数”旋钮使读数与试块低值1） 连接好实验探头，打开仪器电源并调至 I档。2） 将探头置于没有涂层的基底材料上，调节“左校准”旋钮使仪器指针指向左边“ 0”位置。3） 选择校准用膜片（厚度为 32.1 0.9卩m）并将其置于探头与基底材料中间，调节“右校准”旋钮使指针指向 32.1卩m4） 用校准完毕的实验仪器对相同基底材料的涂层进行测厚，记录实验数据。5） 选用不同厚度的校准用膜片重复以上 4、5步操作进行实验。5 实验结果5.1 SMART-2097智能便携式多频涡流仪的操作及定标表1 SMART-2097智能便携式多频涡流

16、仪的标定（钢制试块）、_划痕深度测量编号0.1 mm0.5 mm1.0 mm幅值百分比（%1484110916256253106164357421081594541071615526平均值52.841.3107.248.0161.856.0仪器参数相位：0 DEG增益：18.0 dB频率：500 K Hz表2 SMART-2097智能便携式多频涡流仪的标定（铝制试块）划痕深度测量编 号、.、141820293565131721313873243771121516233236701933396913.818.121.532.337.069.8图8 SMART-2097智能便携式多频涡流仪的标定（

17、a:钢制试块b:铝制试块）5.2D60K数字金属电导率测量仪测钛青铜电导率表3 D60K数字金属电导率测量仪测钛青铜电导率 测量位置 试块编号7 -、位置A位置B位置C位置D位置E试块125.827.628.729.927.027.80试块226.626.227.828.027.04试块329.029.328.78试块428.928.228.528.328.42试块512.311.412.111.912.011.94标定试块低值：5.73 M S/m单位：M S/m高值：55.8 M S/mno3DFU50I10IJ7D应讪i亠:亠亠亠亠亠亠亠r i.亠亠亠乂 诳二弊 j 1* L-b- - -1- r - 1 1 1L OcOTi !_侧| :Ir r i!1 i- K/ : / 1 1 I ib h _jr1 1hub .HX p p p ./1 F I7 : 11 1 : jX :訂沁亍i一 _CL_5i J B ! O. IniDOL *”i八1 !I- I- R1 i hF ；-A611