渦流的產(chǎn)生原理

    　渦流檢測是利用電磁感應(yīng)原理，通過測定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損地評(píng)定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測方法。當(dāng)線圈流過高頻交變電流時(shí)會(huì)在其中產(chǎn)生交變磁場，如果該磁場靠近金屬工件表面，則在工件中能感應(yīng)出電流，簡稱渦流。渦流的大小與金屬材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、幾何尺寸及其中的缺陷形態(tài)有關(guān)。渦流本身也會(huì)產(chǎn)生磁場，其強(qiáng)度取決于渦流的大小，其方向與線圈電流磁場相反，它與線圈磁場疊加后形成線圈的交流阻抗。渦流磁場變化會(huì)引起線圈阻抗的變化，測量出該阻抗變化的幅值與相位即能間接地測量出工件表面與近表面材質(zhì)異?；蛉毕莩叽纭?/span>

    應(yīng)用概述

   　 1 1000℃高溫連鑄板坯表面缺陷的檢測

    　渦流檢測高溫制品的局限性主要在于探頭所能承受的溫度，傳統(tǒng)的渦流檢測技術(shù)在高溫條件下檢測溫度可達(dá)550℃，如果采用水冷探頭檢測，溫度還可以提高。賈慧明等采用特殊材料研制的高溫渦流探頭，借助風(fēng)冷與水冷相結(jié)合的辦法，使傳感器內(nèi)部溫度始終保持在40℃以下，能夠長時(shí)間承受強(qiáng)烈的高溫輻射。試驗(yàn)表明，利用該高溫探頭能夠?qū)?/span>1100℃以上鑄坯在線檢測出深度為1.5mm，寬度為0.3mm，長為10mm的表面缺陷。該技術(shù)能夠有效抑制鑄坯表面振動(dòng)斑痕所產(chǎn)生的噪聲影響，并借助計(jì)算機(jī)信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱態(tài)鑄坯表面缺陷的定位、定量分析和打印記錄，為實(shí)現(xiàn)對(duì)連鑄坯在線無損檢測提供了技術(shù)依據(jù)。

  　  又據(jù)資料介紹，瑞典一家公司根據(jù)渦流技術(shù)，設(shè)計(jì)制造一種能檢查1000℃左右的鋼和其他金屬板材和坯材表面缺陷的設(shè)備。該設(shè)備可以保證鋼材表面的兩個(gè)幾乎垂直的方向都掃描到。利用計(jì)算機(jī)所組成的分析儀，把輸入的信號(hào)分為嚴(yán)重缺陷、無害缺陷和未認(rèn)清三種主要類別，并能夠找出任何缺陷的位置。該裝置能夠精確測定毛坯表面上0.5mm深的刻痕位置。

    2 不銹鋼毛細(xì)管的檢測

   　　 對(duì)極其細(xì)小管徑如不銹鋼毛細(xì)管離線或在線無損探傷，采用電磁渦流檢測方法雖然可行，但必須配置特種探頭才能達(dá)到滿意效果。因毛細(xì)管極其細(xì)小的管徑，目前的工藝水平尚無法制作內(nèi)穿探頭，也無法使用點(diǎn)式探頭進(jìn)行檢測，只能通過外穿過式探頭進(jìn)行檢測。西安交通大學(xué)與愛德森（廈門）電子有限公司聯(lián)合研制的差動(dòng)式外穿探頭，在對(duì)線圈的寬度、厚度、兩線圈之間的跨度、探頭和毛細(xì)管之間的間隙、線徑等多方面進(jìn)行計(jì)算及優(yōu)選后，配置了特制的高級(jí)外穿式特種探頭，在檢測頻率為666kHz時(shí)，對(duì)Φ1mm及Φ0.45mm的不銹鋼毛細(xì)管進(jìn)行檢測，均獲得了較好的效果。

    3 鋼絲在線檢測

   　 鋼絲在線檢測一般使用兩種方法：一種是旋轉(zhuǎn)探測式，即渦流探測器繞鋼絲高速旋轉(zhuǎn)。這種方法主要用來檢測沿鋼絲縱向延伸的裂紋、刮傷和拉絲劃痕。相對(duì)于鋼絲的運(yùn)動(dòng)，探測器的軌跡這螺旋狀。使用多個(gè)探測器并列高速旋轉(zhuǎn)，可以達(dá)到100%的檢查，但其表面探傷的靈敏度有限。在探測器和鋼絲之間不易保持恒定的間距，間隙增加時(shí)靈敏度減少，如果鋼絲偏心，間隙就會(huì)變化。采用高速處理器可以自動(dòng)感知間隙，并不斷地進(jìn)行補(bǔ)償，使系統(tǒng)的靈敏度得到提高。另一種是環(huán)繞線圈式。鋼絲從環(huán)形線圈中穿過，換能器有效地檢查渦流在一個(gè)剖面的分布，并與前一個(gè)剖面對(duì)比，適合檢測點(diǎn)狀缺陷和圓周方向的裂紋，對(duì)于橫裂紋、V型裂紋、夾雜物、凹坑和折疊有很高的靈敏度。檢測速度快，檢測直徑范圍大。

    　環(huán)繞線圈式的驅(qū)動(dòng)電流比旋轉(zhuǎn)探測式高，有更好的深度穿透性。系統(tǒng)穩(wěn)定性好，不受溫度變化和其他因素的影響。當(dāng)磁鐵材料在居里點(diǎn)800℃以下時(shí)，磁飽和后會(huì)使信號(hào)受到抑制，但可以通過調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度避免磁飽和，提高靈敏感。目前大都使用環(huán)繞線圈式，也可以將上述兩種方法結(jié)合使用。渦流技術(shù)在拉絲、油回火生產(chǎn)線、冷鐓鋼絲或彈簧鋼絲生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用。水冷環(huán)繞線圈對(duì)溫度超過1100℃的盤條進(jìn)行檢測，其檢測速度超過

500km/h。

    4 液位檢測

  　  結(jié)晶器液位的精確檢測是連鑄生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制的關(guān)鍵。渦流式鋼水液位計(jì)具有反應(yīng)速度快、測量精度高、不需特殊安全防護(hù)、安裝維護(hù)方便等顯著優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用化進(jìn)展很快。宋東飛介紹了攀鋼改造采用國內(nèi)生產(chǎn)的RAM系列渦流型鋼水液位控制儀的情況。該測量系統(tǒng)采用渦流式傳感器測量鋼水液位，由振蕩器產(chǎn)生的50kHz高頻信號(hào)供給傳感器的初級(jí)線圈（激勵(lì)線圈），由于受鋼水內(nèi)渦流電流的影響，由初級(jí)線圈產(chǎn)生交變磁場隨液位高度變化。在次級(jí)線圈（測量線圈）內(nèi)將產(chǎn)生與通過線圈磁場的強(qiáng)度成正比例變化的電壓Vγ V2，從而差動(dòng)電壓（V1-V2）隨液位高度變化。通過對(duì)V1-V2進(jìn)行放大、相位、頻率、振幅分析及線性化，送給16位的高性能單片機(jī)80C196KC處理，即得于液位高度測量信號(hào)，經(jīng)控制儀轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)送到結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)PLC。該控制儀測量范圍為0～150mm，分辯力為0.1mm。運(yùn)行表明，該液位控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，使用精度達(dá)±3mm，不但減少了鑄坯表面裂紋，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

FTWL220智能渦流探傷儀是采用大規(guī)模進(jìn)口集成電路，結(jié)合最先進(jìn)的渦流技術(shù)、光電技術(shù)、微機(jī)控制的全自動(dòng)檢測機(jī)器。配以精美設(shè)計(jì)的機(jī)械傳動(dòng)裝置，形成完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是國內(nèi)領(lǐng)先的具有成套完整系統(tǒng)的全自動(dòng)渦流探傷機(jī)。采用WINDOWS操作平臺(tái)編寫的軟件使儀器使用更為簡便、智能。儀器性能穩(wěn)定、可靠，具有自動(dòng)化程度高、檢測速度快，專用于高速檢測金屬管、棒、線材的在線探傷的渦流檢測設(shè)備。

該儀器采用渦流阻抗平面和時(shí)基掃描顯示技術(shù)，實(shí)時(shí)同屏多窗口顯示檢測對(duì)象的渦流信號(hào)二維圖形及其時(shí)基曲線。全部操作采用菜單式人機(jī)對(duì)話，鍵盤控制。標(biāo)準(zhǔn)檢測程序可海量存儲(chǔ)于軟、硬盤中，方便用戶隨時(shí)調(diào)用，可配備陣列掃描探頭，非常適用大工件旋轉(zhuǎn)探傷及大面積渦流檢測。

FTWL220渦流探傷儀最高可配十六個(gè)物理檢測通道，是汽車、石化、冶金、機(jī)械等行業(yè)對(duì)金屬構(gòu)件的在線、離線或役前、在役檢測的通用儀器，檢測過程中不需耦合介質(zhì)，亦不需接觸工件，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。且由于有多個(gè)檢測通道，能夠滿足多條生產(chǎn)線或單個(gè)工件的多個(gè)檢測面的一次性探傷要求，適用于焊接鋼帶、抽油桿、閥門桿、銷釘、齒輪、輪轂、滾針軸承、空芯軸和螺銓等機(jī)械零部件以及金屬管、棒、線材和型材的探傷。

在線渦流自動(dòng)探傷系統(tǒng)該產(chǎn)品是我公司自主研發(fā)生產(chǎn)系列渦流探傷檢測線的一種，主要應(yīng)用于冶金系統(tǒng)產(chǎn)品無縫鋼管、直縫鋼管、螺旋鋼管、鋼板、鋼棒、容器、氣瓶、線材等渦流在線或離線自動(dòng)探傷無損檢測。
在線渦流自動(dòng)探傷系統(tǒng)是采用大規(guī)模進(jìn)口集成電路，結(jié)合最先進(jìn)的渦流探傷技術(shù)、光電感應(yīng)技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)的全自動(dòng)渦流檢測儀器。配以精美設(shè)計(jì)的機(jī)械傳動(dòng)裝置，形成完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是國內(nèi)唯一具有成套完整系統(tǒng)的全自動(dòng)渦流探傷機(jī)。采用基于WINDOWS XP操作系統(tǒng)的操作軟件使儀器使用更為簡潔、智能化。儀器經(jīng)過長期的一線生產(chǎn)檢驗(yàn)，性能穩(wěn)定、可靠，具有自動(dòng)化程度高、檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)。該儀器是專用于金屬管、棒、線材在線、離線檢測的渦流探傷設(shè)備。