涡流检测的集肤效应、边缘效应和提离效应

小编:金陵奉孝

涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法,它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中,在导体中就有感应电流存在,即产生涡流;由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状,尺寸和缺陷等)的变化,会导致涡流的变化,利用这种现象判定导体性质和状态的检测方法,叫涡流检测。

涡流检测有三大效应,即集肤效应、边缘效应和提离效应。

1.集肤效应

当交流电通过圆柱体导体时,横截面上的电流密度不是均匀分布的,而是导体表面电流密度大,中心电流密度小,这种电流主要集中在导体表面的现象称为趋肤效应或集肤效应。

电流密度随着距离表面距离的增加而减小,从表面至中心的变化规律为

式中            ----无限大导体半表面的涡流密度,A

 ---- 至表面 x 深处的涡流密度,A

X------ 至表面的距离 ,m            f ------- 电流频率,Hz

μ------导体磁导率,H/m             σ------导体电导率,S/m

当涡流密度衰减到其表面值的1/e时的透入深度

在涡流检测领域,通常定义2.6倍的标准透入深度为涡流的有效透入深度。其意义是:将2.6倍的标准透入深度范围内90%的涡流视为对涡流检测线圈产生有效影响,其余范围以外的10%的影响忽略不计。

2.提离效应

线圈和工件之间距离的变化会使到达工件的磁力线发生变化,改变了工件中的磁通,从而影响到线圈的阻抗的变化,这种现象叫做提离效应。

提离效应是在涡流检测中普遍存在的一种干扰因素。提离效应会影响我们检测的精度和过程,涡流检测时,提离效应影响很大,一般用适当的电学方法予以抑制;但凡事皆有两面性,提离效应在很多方面有着他独特的应用,可以为我们的生产带来方便,比如利用提离效应可以测量金属表面涂层或绝缘覆盖层的厚度。

涡流测厚法可以实现无损测量非磁性金属基材上的各种非导电覆盖层的厚度,如油漆,橡胶,塑料,阳极氧化膜等,常应用于测量航空器,船舶,汽车,门窗以及各种铝制品表面的涂层,阳极氧化层还有油漆的厚度。涡流测厚法理论上也是可以测量磁性金属基材上的覆层厚度的,通过校准后的仪器可以测量具有一定导电性的覆盖层厚度,但是这种类型的测试对基材和覆盖层的要求非常高,因此不被推荐,如果需要测量磁性金属上的覆盖层厚度,可以采用磁性测厚法。

3.边缘效应

在涡流检测中,当线圈移近工件的边缘时,涡流流动的路径发生了畸变,这样就会产生称之为“边缘效应”的干扰信号,干扰信号一般远远超过所要检测的信号,在实际检测中,可以利用一些电的或机械的方法来消除边缘效应的干扰。

在管束检测过程中,越靠两管端的区域,边缘效应就越明显,此时,对涡流检测的数据评判影响也就越大,这样就造成管束两管端存在一定的盲区,可以采取制作人工缺陷的方法,测量涡流管端盲区的大小。

江苏中特|版权所有|如需转载|注明出处