涡流探测仪灵敏度的标定概要.doc

课 程 设 计 报 告课程名称 无损检测 题 目 涡流探伤仪灵敏度的标定指导教师 设计起止日期 2012.12.9 - 2012.12.27学 院 航空航天工程学部 专 业 航空维修工程与技术方向 学生姓名 班 级 学 号 成 绩 任务书题目涡流探伤仪灵敏度的标定主要内容以及目标1.无损检测的概况；2.涡流检测的概况；3.涡流探伤仪灵敏度的标定： 1）对比试块的应用测定灵敏度； 2）对涡流探伤仪灵敏度的影响因素及如何避免。成果形式以论文形式论述清楚如何标定涡流探伤仪灵敏度基本要求思路清晰，论据丰富，字数不少于8000字主要参考文献1 李家伟主编.无损检测手册.北京.机械工业出版社2 孙金立主编.无损检测在航空维修中的应用.北京.国防工业出版社3 徐可北主编.涡流检测.北京.机械工业出版社4 谢小荣主编.飞机损伤检测.北京.航空工业出版社5 任吉林主编.涡流检测.北京.国防工业出版社摘要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。涡流检测技术以其适应性较强、非接触耦合、监测装置轻便等优点而在冶金、化工、电力、航空、航天、核工业等工业部门得到较广泛的应用。涡流检测的灵敏度，是指其定量分析所能检测出的最小缺陷大小的能力。本文问介绍了涡流探伤仪灵敏度标定的方法。涡流检测法从某种意义上讲，是属于一种对比的方法，即通过比较找出试件与标准试件的差异来进行判断，本文即是利用对比试块做参考来标定涡流探伤仪的灵敏度，通过探测不同的人工缺陷来探测仪器所能达到的探测灵敏度。关键词： 涡流检测、广泛应用、灵敏度、标准试件目录1. 无损检测- 1 -1.1. 概述- 1 -1.1.1. 无损检测的定义- 1 -1.1.2. 无损检测的特点- 1 -1.2. 检测方法- 1 -1.3. 应用及发展前景- 2 -1.3.1. 无损检测的应用- 2 -1.3.2. 无损检测的发展前景- 2 -2. 涡流检测- 3 -2.1. 涡流检测的原理- 3 -2.2. 涡流检测仪器- 4 -2.3. 涡流检测线圈（探头）- 5 -2.4. 涡流检测工艺要点- 6 -2.4.1. 试件表面的清理- 6 -2.4.2. 探伤规范的选择- 6 -2.4.3. 探伤检测- 7 -3. 涡流探伤仪灵敏度的标定- 8 -3.1. 涡流仪器检测装置- 8 -3.1.1. 涡流传感器- 8 -3.1.2. 涡流检测仪器- 9 -3.1.3. 涡流检测参考试件- 10 -3.1.4. 仪器参数的定义- 10 -3.2. 参考试件法测量灵敏度- 11 -3.2.1. 探测灵敏度的定义及仪器综合性能指标- 11 -3.2.2. 参考试件- 11 -3.2.3. 标定方法- 12 -3.3. 对涡流探测仪灵敏度的影响因素及如何避免- 13 -3.3.1. 检测频率- 13 -3.3.2. 线圈阻抗的影响- 14 -3.3.3. 线圈的的尺寸和形状- 15 -3.3.4. 相位- 16 -3.3.5. 填充系数（）- 16 -3.3.6. 信噪比（S/N）- 16 -4. 课设体会- 17 -参考文献- 18 -1. 无损检测1.1. 概述1.1.1. 无损检测的定义无损检测简称NDT （Non-destructive testing），就是利用声光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称1。1.1.2. 无损检测的特点无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。但是，并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验只能采用破坏性试验，因此，在目前无损检测还不能代替破坏性检测。也就是说，对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结果互相对比和配合，才能作出准确的评定。1.2. 检测方法在无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法2。 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。常规无损检测方法有目视检测（VT）、射线照相法（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、涡流检测（ET）、声发射 （AE）。1.3. 应用及发展前景1.3.1. 无损检测的应用应用时机：设计阶段；制造过程；成品检验；在役检查。应用对象：各类材料（金属、非金属等）；各种工件（焊接件、锻件、铸件等）。各种工程（道路建设、水坝建设、桥梁建设、机场建设等）。1.3.2. 无损检测的发展前景随着现代工业的发展，社会对产品质量和结构安全性、使用可靠性的要求越来越高。由于无损检测技术具有不破坏试件、检测灵敏度等优点，其应用日益广泛，目前，无损检测技术不仅承压类特种设备的制造检验和在用检查，而且在国内许多行业和部门，例如机械、冶金、石油天然气、石化、化工、航空航天、船舶、铁道、电力、核工业、兵器、煤炭、有色金属、建筑等，都得到了广泛的应用。在无损检测技术的应用上，不但俗称五大常规的工业无损检测方法（超声、磁粉、涡流、渗透、射线照相）得到更广泛的应用，而且还开展了工业X射线实时成像、超声波成像、内窥镜、激光全息、高能X射线加速器、声发射、金属磁记忆检测、远场涡流、TOFD技术等新型无损检测技术方法的应用，而且有不少单位还引进了国外多种先进的无损检测技术方法和检测设备。无损检测的对象不但是常规的金属材料、结构与零部件产品，而且还包括了非金属产品（例如橡胶轮胎、混凝土桩基及混凝土结构）、水下钢结构、地下金属管线管道探测以及管道的腐蚀检测、民用金属钢结构与建筑钢结构、超高温超高压应用的钢制件（如人造金刚石反应釜）、起重设备或其它承载设备使用的钢丝绳、特种设备（例如电梯、游乐设施等），甚至包括食品工业（如冷冻食品的金属屑检查），在高速公路建设、桥梁工程、海上石油平台维修安装、地铁维修工程等领域也都越来越多地应用了无损检测技术。目前在湖南省从事无损检测的专业服务公司已经达到6家以上，涵盖了民用与建筑金属钢结构、锅炉压力容器、电力工业、维修安装等领域。随着经济改革形势的深入发展、国营企业的体制改革以及第三方检验制度的进一步贯彻，相信还将会有更多的无损检测专业服务公司出现（例如我国中石化系统目前进行的体制改革中，已经有许多石化企业的无损检测部门被剥离出来成为独立的无损检测服务公司）3。2. 涡流检测2.1. 涡流检测的原理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，状态的检测方法，就称为涡流检测4。电磁感应现象和涡流的产生见图1和图2。在图1中，使线圈1和线圈2靠近，在线圈1中通过交流电，在线圈2中就会有感应产生交流电。如果使用金属板代替线圈2，同样也可以使金属板导体产生交流电，如图2。这种由交流磁场感生出来的电流就涡流。在图2中，试件中的涡流方法与给试件施加交流磁场线圈的电流相反。由涡流所产生的交流磁场也产生交变磁力线，它通过激励线圈时又感生出反作用电流。如果工件中涡流变化，这个反作用电流也变化。测定它的变化，就可以测得涡流的变化，从而得到试件的信息。涡流的分布及其电流大小由线圈的形状和尺寸，试验频率，导体的电导率，磁导率，形状和尺寸，导体与线圈间的距离以及导体表面的缺陷所决定的。因此，根据检测到的试件中的涡流，就可以取得关于试件材质，缺陷和形状尺寸等信息。由于激励电流和反作用电流的相位会出现一定差异，这个相位差随着试件的性质而改变，因此，常通过测量这相位的变化来检测试件的有关信息。这个相位的变化与线圈阻抗的变化密切相关，现在，大多数的涡流检测仪器都以阻抗分析法为基础，来鉴别各种引起涡流变化的因素。由于涡流具有集肤效应，因此涡流检测只能检测表面和近表面的缺陷。由于试件形状的不同、检测部位的不同，所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要，人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。2.2. 涡流检测仪器涡流探伤仪的基本原理：信号发生器（振动器）产生交变电流供给检测线圈，线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流，涡流受到工件性能的影响并反过来使线圈阻抗发生变化，然后通过信号检出电路检出线圈阻抗的变化。图3为管、棒、线材涡流检测仪器框图。图4是以线圈的阻抗分析为基础的涡流检测仪器，也称为阻抗分析仪。比较图3和图4两类仪器，大部分电路是一致的。2.3. 涡流检测线圈（探头）在涡流探伤中，是靠检测线圈来建立交变磁场，把能量传递给被检导体；同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检导体中的质量信息。因此，检测线圈实际上一种换能器。检测线圈的形状，尺寸和技术参数对于最终检测结果是至关重要的。在涡流探伤中，往往根据被检试件的形状、尺寸、材质和质量要求等来选定检测线圈的种类，常用的检测线圈有三类：穿过式线圈，插入式线圈和探头式线圈。图5为穿过式线圈，它用来检测线材、棒材和管材，主要用在在线检测。图6为内插式线圈，是放在管子内部进行检测的线圈，专门用来检查厚壁管子内壁或钻孔内壁的缺陷，也用来检查成套设备中管子的质量，比如热交换器管的在役检测。图7为探头式线圈，放置在试件表面上进行检测的线圈，它不仅形状简单的板材、方坯、棒材及大直径管材的表面扫描探伤，也适用于形状较为复杂的机械零件的检测。由于其线圈体积小，磁场作用范围小，一次检测范围和检测的缺陷都比较小5。2.4. 涡流检测工艺要点2.4.1. 试件表面的清理2.4.2. 探伤规范的选择（一）线圈的选择a试件的形状和尺寸b线圈的参数c适合于被检缺陷（二）频率的选择a集肤深度和检测灵敏度b检测因素的阻抗特性第一，选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率第二，选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变化之间有最大相位差时的频率（适用具有相位分析功能的仪器）（三）对比试件的准备对比试件（或标准试件）作为调节仪器和判废标准的工具，对试验结果影响很大，制作时应予以足够重视，如果标准作了明确规定，严格按标准执行。（四）平衡电路的调节指在采用对比试件的无缺陷部位进行试验时，对平衡回路的调节，使对无缺陷部位检测时，检测线圈的输出为零。（五）灵敏度的选择 灵敏度的确定与检测要求及使用的仪器有关。一般根据要求检测的缺陷大小，调节与之相适应的人工缺陷指示的大小在指示仪表满刻度的50%60%的位置。（六）相位的确定指采用同步检波进行相位分析的检测仪中移相器的相位角。选择方法有两种：a把缺陷信号置于信噪比最大时的相位b选取能够区分并检测缺陷的种类和位置的相位角：这种选择方法必须兼顾到缺陷的检测效果和不同种类、不同位置缺陷的良好区分效果。（如在管子探伤时，内、外表面裂纹位置的区分）（七）滤波器和抑制器的设定2.4.3. 探伤检测当检测的准备工作就绪，检测条件确定后，便可以对试件作正式检验，然后对试验结果进行分析、处理。通常在下列两种情况下要求进行再试验：a怀疑缺陷信号是否确由缺陷产生；b在试验条件发生了改变3. 涡流探伤仪灵敏度的标定所谓的灵敏度即：仪器能够检查出最小缺陷的能力。这是涡流探伤仪综合指标中的重要一项。在涡流探伤中，不仅需要经常校正仪器的性能，而且在购买新仪器时更需要了解和测定仪器的性能。在本章中主要介绍参考试件法进行涡流探伤仪灵敏度的标定。涡流检测法从某种意义上讲，是属于一种比较的方法。即通过比较找出差异来进行判断。要比较就必须要有比较的依据，涡流检测中的比较依据就是参考试件，所以参考试件在涡流检测中是十分重要的。3.1. 涡流仪器检测装置涡流探伤仪的基本原理：信号发生器（振动器）产生交变电流供给检测线圈，线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流，涡流受到工件性能的影响并反过来使线圈阻抗发生变化，然后通过信号检出电路检出线圈阻抗的变化。检测仪器的组成：图3.13.1.1. 涡流传感器涡流传感器又称为探头。在涡流检测中，工件的情况是通过涡流传感器的变化反映出来的。只要对磁场变化敏感的元件（如霍尔元件、磁敏二极管等）都可以被用来作为涡流检测的传感器，目前用的最多的是检测线圈。涡流传感器的结构总是由激励绕组、检测绕组及其支架和外壳组成，有些还有磁芯、磁饱和器件等。涡流传感器的功能主要有：a、激励形成涡流的功能（在被检工件中建立一个交变电磁场，产生涡流）；b、拾取所需信号的功能（获取工件质量情况的信号并传给仪器分析）；c、抗干扰的功能（具有抑制各种不需要型号的能力）；涡流传感器的分类：按照比较方式不同，检测线圈可分为绝对式线圈和差动式线圈，而差动式线圈又分自比式和他比式两种。3.1.2. 涡流检测仪器涡流检测仪器是应用涡流原理对装备、工件、材料进行无损检测的电子设备。下图是涡流检测仪的原理框架。图中振荡器、检测线圈、信号检出电路、放大器、显示器及我显示出的电源是几乎所有涡流仪都具有的基本电路，而信号处理电路，即鉴别被检测信号抑制干扰信号的电路，则随检测目的的不同信号处理方式是不相同的。图3.2涡流仪器的基本电路有：a、振荡器：振荡器是产生一个交变电流（通常是正弦电流），频率一般为0.110khz，有固定频率、分段可调或连续可调等方式。对于某些特殊应用，可采取很高或很低的频率，甚至使用脉冲电流激励探头线圈。b、电桥:交流电桥来测量线圈之间或者线圈和参考线圈之间的微小阻抗变化。c、移相器：检测时仪器参数或工件因素的变化将引起阻抗变化，阻抗矢量沿着一定的相位变化。涡流检测仪中是通过相敏检波来实现的。需要有一个可供选择的参考相位，通过移相器来实现的。将某一给定电压矢量旋转一个固定角度的装置称为移相器。d、相敏检波器：选择控制信号和干扰信号相差90°进行检波，就能在输出信号中消除干扰信号而保留有用信号（因为有用信号和干扰信号之间存在相位差）。采用相敏检波来消除干扰信号。e、幅度鉴别器：有用信号伴有被检测信号同一数量级的杂波干扰信号。利用幅度鉴别器，即限幅器，建立一个鉴别电平，在此电平以下的噪声信号都除掉了，提高了信噪比。既有利于缺陷信号的观察和分析，也提高了检测结果判断的准确性。f、提离效应抑制电路：在使用放置式检测线圈的涡流仪中，试件和线圈之间的间隙变化对检测线图阻抗产生的影响称为提离效应。提离效应引起线圈阻抗的变化往往大于裂纹或电导率改变对线圈阻抗的影响，应加以抑制。提离效应的抑制方法有以下两种：谐振电路法不平衡电桥法g、相位放大器：信号的相位和幅度是涡流检测中的两要素。涡流信号相位角的大小与检测频率f的平方根的值成正比，即频率越低，相位角越小，灵敏度也低。为了提高灵敏度，有必要对相位进行放大。可以采用数字电路结合软件的方法来实现。h、显示器和记录装置: 指针式电表; 数字显示器; 示波管显示器(a椭圆显示; b正弦波显示; c矢量点显示0;记录装置。3.1.3. 涡流检测参考试件涡流检测中，从涡流传感器输出端的电信号来看，涡流传感器可分为参量式和变压器式。无论哪种形式的传感器，总离不开使用参考试件。3.1.4. 仪器参数的定义频率KHz：（检测灵敏度）常用材料的是用范围：钢管315KHz；不锈钢630KHz；薄壁空调管1030KHz；冷凝器用黄铜管825KHz。探头一档：即探头匹配。只要点击它自动进行。增益dB：即探伤时所用的放大倍率。相位度：既波形与X轴之间的夹角。改变这一参数波形可以围绕圆点旋转。滤波-档：探伤速度。1档：530m/min；2档：25120m/min；3档：60280m/min；4档：5280m/min电平-档：既报警电平。幅值超过报警电平既报警。调节范围120静噪-档：抑制底部噪声的作用。数值越大抑制能力越强。调节范围115扫描-档：调节扫描线的移动速度。数值越大速度越快。调节范围11283.2. 参考试件法测量灵敏度涡流检测法从某种意义上讲，是属于一种比较的方法。故通过对比试件进行探测灵敏度的标定，即通过比较找出差异来进行判断。要比较就必须要有比较的依据，涡流检测中的比较依据就是参考试件，所以参考试件在涡流检测中是十分重要的。3.2.1. 探测灵敏度的定义及仪器综合性能指标探测灵敏度：仪器所能检测出最小缺陷的能力；仪器综合性能指标有：探测灵敏度、分辨率、灵敏度余量的测定、边缘效应。本文所探讨的是仪器探测灵敏度的指标。3.2.2. 参考试件涡流检测用的对比试件一般采用与被检试件同样牌号和状态的材料，有同样的加工方法制作。在用于探伤的对比试件上还加工有一定规格的人工缺陷（称标准伤），有时也可以直接从试件中选取具有典型缺陷的试件作为对比试件。由于对比试件随着试验目的及试件的材质、形状大小等有所不同，种类也很多，这里也以穿过式线圈的管（棒）材探伤为例来介绍对比试件的用途和有关标准。参考试件的用途：（1）用于标定涡流检测仪器。通常，在涡流检测之前，都必须用参考试件来标定仪器。根据试件上缺陷处所引起的电信号去调整仪器的检测灵敏度、相位、零点、抑制等，以便正确选择有关试验参数。为了保证可靠性，还需定期用参考试件来检验仪器的工作状态是否正常。（2）用作探伤试验的验收标准。涡流探伤是以规范所制定的参考件上人工缺陷来调节仪器的，并以该缺陷的信号为基准，判断试件是否合格。（3）用于涡流检验设备的性能的检查。主要测定仪器的探测灵敏度、分辨力、边缘效应（末端效应）、线性度等仪器的性能指标。试件的种类：可分为自然缺陷参考件和人工缺陷参考试件两种类型。人工缺陷参考试件，指的是与被检试件的材料、形状、大小完全相同，加工有一定规格的人工缺陷的试件。可以用来与被检试件上的缺陷作为比较和对照。由于缺陷的位置、形状、方向、深度等都能人为控制，因此，检测信号与缺陷的对应关系比较容易掌握。此次灵敏度的标定试件即为人工缺陷参考试件。参考试件的使用方法和注意事项：（1）需仪器预热后才能使用参考试件，却过程中要求定时用参考试件校核；（2）同类型的仪器检测同类型的试件检测时，需用参考试件一一标定；（3）在试验中途发现异常情况或误动了仪器的旋钮时，要求用参考试件进行重新标定；3.2.3. 标定方法探测灵敏度的测定：以JC-011多通道涡流检测仪为例。检测精度:本方法的精度和参考试块的制作精细及试块上的人工槽的最小值有关，还与探伤仪本身仪器质量有关，故本方法精度来说是很精密的。探测灵敏度即为仪器调节的频率，故选定某一频率后进行该频率下的检测，得出能检测到的缺陷最小值。一、预先准备：涡流探伤仪、人工缺陷参考试块、计算机等。二、使用步骤：1)开启计算机主机、显示器及检测仪电源，等待进入测试画面；2)预热5分钟；3)调整各通道参数（阈值、频率、增益、滤波、打标、前沿、后沿）；a.阈值，始角、终角、旋转（在XY阻抗平面图中调整）：调整报警区域的位置及大小。b.频率：指仪器的工作频率。c.增益：指放大检测到的信号大小。160可选择。d.滤波：07分八档，根据被检测体行进速度可调。e.打标：指检测到缺陷信号至输出打标信号的延时时间。f.前沿：该参数为工件到达同步开关至检测开始的时间。由检测设备的具体运行参数通过实际调试选定。g.后沿：该参数为工件离开同步开关至检测结束的时间。调整同b。4)选择运行模式检测状态或调试状态。单击相应按钮，开始检测；5)检测完毕，再次单击按钮，按钮弹起，停止检测；6)单击功能区退出键，退出检测程序；7)退出Windows系统，关闭计算机；8)关闭检测仪电源。三、具体探测步骤：把探头垂直的放在有同一宽度而不同深度的人工槽试块上，标定好仪器使探头在无人工槽部位的电表示值为零。再把探头依次移到深度不同，宽度不同的人工槽上，此时显示屏上记录了人工缺陷的位置和响应信号的幅度。保存下来。可以从这看到，响应信号的幅度与缺陷的深度之间有着良好的对应关系。所能探测出的最小缺陷处的数值即为该检测条件下仪器所能探测的仪器的探测灵敏度。在此过程中，需注意在N/S>3的条件下。经过人工槽时的读数为N,离开后在无缺陷位置读数为S，表示最大噪声示值。增益的余量越大则该仪器的探测灵敏度越高，反之越低。 图3.4 图3.5 四、具体数值：在保存的信号图中提取缺陷和幅度的对应关系，绘制称图，所能探测出的最小缺陷处的数值即为该检测条件下仪器所能探测的仪器的探测灵敏度。五、分辨率的测定：把探头放在专供测定分辨率的试块上，标定号仪器后，再把探头分别放在两条接近距离为n,m,h等人工槽上，同时注意观察仪表示值是在哪一处能把两缺陷明显分开。如能把相距为n=2mm的两条人工槽分开，则该仪器的分辨率很高；若只能把相距为m=5mm的两条人工槽分开，则该仪器的分辨率很低。六、灵敏度余量的测定：仪器对标准伤调正好后，可从仪器面板上指示中读出。一般用分贝值来表示。3.3. 对涡流探测仪灵敏度的影响因素及如何避免涡流探测仪中对灵敏度起影响的因素很多，但大都是其本身原理中参数的变化所引起的，我们只需正常操作即可避免。3.3.1. 检测频率涡流检测的灵敏度在很大程度上依赖与检测频率。通常，检测频率依据下列原因进行选择。1)集肤深度和检测灵敏度:由于趋肤效应，在导体中流动的高频电流将趋肤导体表面。要对试件表面下某一深度进行检测时，所选的频率要低于某一值。但是降低检测频率会使线圈与试件之间的能量耦合效率降低，从而降低检测灵敏度。2）检测因素的阻抗特性：第一，选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率；下图为不同深度的人工表面裂纹引起的阻抗变化与频率比之间的关系曲线。由图知，在频率比为15附近阻抗变化最大，检测灵敏度相对其他时也大。 图3.6 第二，选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变化之间有最大相位差时的频率，这种频率选择方法适应不只有相位分析功能的检测设备。这种设备可以可以利用被检信号与干扰信号之间在相位上的差异，通过相敏技术抑制信号干扰，取得较好的检测效果。3.3.2. 线圈阻抗的影响一个理想线圈的阻抗应该只有感抗部分，线圈的电阻应该为零，但实际上，线圈是金属导线绕制而成的，除了具有电感外，导线还有电阻，各匝线圈之间还有电容，所以一个线圈可以用一个由电阻、电感和电容串联的电路表示，一般忽略线匝间的分布电容，而用电阻和电感的串联电路表示，因而可用下式表示线圈的复阻抗：Z=R+jX=jwL由电磁感应及涡流原理知：线圈工作时所产生的电磁场会对其探测灵敏度产生影响。影响阻抗的因素有：1）提离效应的影响：在使用放置式检测线圈的涡流仪中，试件和线圈之间的间隙变化对检测线图阻抗产生的影响称为提离效应。提离效应引起线圈阻抗的变化往往大于裂纹或电导率改变对线圈阻抗的影响，应加以抑制。提离效应的抑制方法有以下两种：谐振电路法；不平衡电桥法。2）边缘效应的影响：当检测线圈移动到板状试件的边缘、凹坑、或减薄处时，涡流就会发生畸变，这样的信号干扰很强，一般会远远超过所要检测的信号，导致灵敏度严重失调，因此，在涡流检测中，利用一些电的或者机械的方法来消除边缘效应的干扰。3）工件电导率（）的影响：当被测物体（简称试件）的电导率发生变化，涡流的流动也相应改变，涡流信号矢量点P在阻抗图上的位置也产生移动。图3.7影响电导率的因素 ：.杂质含量；.温度；.冷热加工；.合金成分；.应力。3）磁导率（）的影响：导率不变而磁导率变化时，同样影响试样中涡流的流动状况，使阻抗平面图中涡流信号矢量点P发生移动。图3.84）试验频率的影响：这是由于集肤效应引起的。5）工件厚度的影响:当工件变薄时，线圈的电阻分量、电抗分量都增加，阻抗值会沿着特定曲线向上移动，与电阻率增大的效应类似。6）线圈直径的影响：由试验数据得，线圈的直径增加，阻抗值的变化和频率增大的效应类似，这是因为，线圈的增加会使工件的磁通密度增加了，增大了涡流值，这相当与电阻率的减小。解决方法：特征参数: Pc=r2wr;(r-线圈的平均直径)Pc=7.9×10-4r2f/p从上述两个公式可以很容易选取合适的频率和线圈直径，以得到比较理想的工作点。3.3.3. 线圈的的尺寸和形状在激励条件一定的情况下，线圈的尺寸和形状是影响探头灵敏度的主要因素。而由不同尺寸和形状线圈构成的探头, .其灵敏度又与这种线圈产生的磁场分布有直接关系。由上述两种探头的线圈可知, 它们都是由多个单匝圆形线圈组成。因此只要找到单匝圆形线圈的磁场分布规律, 贯通线圈和平面线圈的磁场分布规律就可以找到了。图3.9在此过程中，提离效应和边缘效应也起着影响。3.3.4. 相位阻抗图是涡流检测的重要工具，阻抗图的主要要素之一是相位，相位的变化能够比较直观的反映阻抗的变化。相位滞后 ：涡流检测时，试样不同深处的缺陷将引起涡流信号矢量点P的相位角变化；涡流信号相位角自试样表面向深处按渗透深度成线性滞后。3.3.5. 填充系数（）即：检测线圈（探头）与试样之间的耦合度（间隙）。填充系数越大，探头与试样吻合越好，电磁感应效率越高，检测灵敏度越高，填充系数最大为1。填充系数太小间隙太大偏心、提离、干扰。填充系数太大影响探头运动，易损探头。通常0.75，要求探头与试件间的相对运动稳定。3.3.6. 信噪比（S/N）即：检测信号幅度与噪声信号幅度的比值，通常要求信噪比S/N 3：1，信噪比反映涡流检测系统的灵敏度。提高信噪比的方法为：增益、混频等。如幅度鉴别器：利用幅度鉴别器，即限幅器，建立一个鉴别电平，在此电平以下的噪声信号都除掉了，提高了信噪比。综合上述对探测灵敏度的影响因素知：其之间是相互作用的，有着联系关系，改变某一点会影响别的改变。4. 课设体会通过此次课设，我又重新学习了一遍无损检测，加深了对5种常规检测的认识，掌握了每种检测的基本原理、操作步骤、和适用范围，同时对涡流探测仪灵敏度的标定树立了基本的理论基础，可谓受益匪浅。参考文献1李家伟主编.无损检测手册.北京.机械工业出版社2孙金立主编.无损检测在航空维修中的应用.北京.国防工业出版社3徐可北主编.涡流检测.北京.机械工业出版社4谢小荣主编.飞机损伤检测.北京.航空工业出版社5任吉林主编.涡流检测.北京.国防工业出版社