渦流檢測的集膚效應、邊緣效應和提離效應

小編:金陵奉孝

渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎之上的一種無損檢測方法,它適用于導電材料。當把一塊導體置于交變磁場之中,在導體中就有感應電流存在,即產生渦流;由于導體自身各種因素(如電導率、磁導率、形狀,尺寸和缺陷等)的變化,會導致渦流的變化,利用這種現象判定導體性質和狀態的檢測方法,叫渦流檢測。

渦流檢測有三大效應,即集膚效應、邊緣效應和提離效應。

1.集膚效應

當交流電通過圓柱體導體時,橫截面上的電流密度不是均勻分布的,而是導體表面電流密度大,中心電流密度小,這種電流主要集中在導體表面的現象稱為趨膚效應或集膚效應。

電流密度隨著距離表面距離的增加而減小,從表面至中心的變化規律為

式中? ? ? ? ? ? ----無限大導體半表面的渦流密度,A

?---- 至表面 x 深處的渦流密度,A

X------ 至表面的距離 ,m? ? ? ? ? ? f ------- 電流頻率,Hz

μ------導體磁導率,H/m???????????? σ------導體電導率,S/m

當渦流密度衰減到其表面值的1/e時的透入深度

在渦流檢測領域,通常定義2.6倍的標準透入深度為渦流的有效透入深度。其意義是:將2.6倍的標準透入深度范圍內90%的渦流視為對渦流檢測線圈產生有效影響,其余范圍以外的10%的影響忽略不計。

2.提離效應

線圈和工件之間距離的變化會使到達工件的磁力線發生變化,改變了工件中的磁通,從而影響到線圈的阻抗的變化,這種現象叫做提離效應。

提離效應是在渦流檢測中普遍存在的一種干擾因素。提離效應會影響我們檢測的精度和過程,渦流檢測時,提離效應影響很大,一般用適當的電學方法予以抑制;但凡事皆有兩面性,提離效應在很多方面有著他獨特的應用,可以為我們的生產帶來方便,比如利用提離效應可以測量金屬表面涂層或絕緣覆蓋層的厚度。

渦流測厚法可以實現無損測量非磁性金屬基材上的各種非導電覆蓋層的厚度,如油漆,橡膠,塑料,陽極氧化膜等,常應用于測量航空器,船舶,汽車,門窗以及各種鋁制品表面的涂層,陽極氧化層還有油漆的厚度。渦流測厚法理論上也是可以測量磁性金屬基材上的覆層厚度的,通過校準后的儀器可以測量具有一定導電性的覆蓋層厚度,但是這種類型的測試對基材和覆蓋層的要求非常高,因此不被推薦,如果需要測量磁性金屬上的覆蓋層厚度,可以采用磁性測厚法。

3.邊緣效應

在渦流檢測中,當線圈移近工件的邊緣時,渦流流動的路徑發生了畸變,這樣就會產生稱之為“邊緣效應”的干擾信號,干擾信號一般遠遠超過所要檢測的信號,在實際檢測中,可以利用一些電的或機械的方法來消除邊緣效應的干擾。

在管束檢測過程中,越靠兩管端的區域,邊緣效應就越明顯,此時,對渦流檢測的數據評判影響也就越大,這樣就造成管束兩管端存在一定的盲區,可以采取制作人工缺陷的方法,測量渦流管端盲區的大小。

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