如何对非金属材料进行涡流探伤？

涡流探伤是无损探伤技术的一种，用于探测金属材料或部件内部的裂纹或缺陷。涡流探伤是利用电磁感应原理来检测构件和金属材料表面缺陷的，检测方法是检测线圈及其分类和检测线圈的结构。涡流探伤(ET)利用电磁感应原理，检测导电构件表面和近表面缺陷的一种探伤方法。其原理是用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。

涡流探伤原理

涡流探伤，本质上是利用电磁感应原理。 无论什么原因， 只要穿过闭合回路所包围曲面的磁通量发生变化，回路中就会有 电流产生， 这种由于回路磁通量变化而激发电流的现象叫做电磁感应现象，回路 中所产生的电流叫做感应电流。 电路中含有两个相互耦合的线圈，若在原边线圈通以交流电 的作用下，在副边线圈中产生感应电流 1，在电磁感应 2；反过来，感应电流又会影响原边 线圈中的电流和电压的关系。

涡流探伤的基本工作原理： 当载有交变电流的试验线圈靠近导体工件时， 由于线圈产生的交变磁场会使导体 感生出电流（即涡流）。涡流的大小、相位及流动形式受到工件性质（电导率、 磁导率、形状、尺寸）及有无缺陷的影响产生变化，反作用于磁场使线圈的电压 和阻抗发生变化。 因此通过仪器测出试验线圈电压或阻抗的变化，就可以判断被检工件的性质、状 态及有无缺陷。 

涡流探伤检测线圈分类

1、按照检测线圈和被检构件的相互关系

检测线圈在涡流检验中，为了适应不同探伤目的，按照检测线圈和被检构件的相互关系分为穿过式线圈、内通式线圈和放里式线圈三大类。

如需将工件插入并通过线圈检测时采用穿过式线圈。

对管件进行检测时，有时必须把线圈放入管子内部进行检验，则采用内通式线圈。

采用放t式(点式)线圈时，把线圈放置于被查的工件表面进行检测。这种线圈体积小、线圈内部一般带有磁芯，灵敏度高，便于携带，适用于大型构件以及板材、带材等表面裂纹检验。

2、按照检测线圈的使用方式

可分为线圈式、标准比较线圈式和自比较式等三种型式。

只用一个检测线圈称为线圈式.用两个检测线圈接成差动形式，称为标准比较线圈式。采用两个线圈放于同一被检构件的不同部位，作为比较标准线圈，称自比较式，是标准比较线圈式的特例。基本电路由振荡器、检测线圈信号输出电路、放大器、信号处理器、显示器和电源等部分组成。

涡流探伤在检测时不要求线圈与构件紧密接触，也不用在线圈与构件间充满 藕合剂，容易实现检验自动化。但涡流探伤仅适 用于导电材料，只能检测表面或近表面层的缺陷，不便使用于形状复杂的构件。在火力发电厂中主要应用于检测凝汽器管、汽轮机叶片、汽轮机转子中心孔和焊缝等。

3、按检测线圈的电气连接分类：

 a）自感方式：检测线圈使用一个绕组，既起激励作用又起检测作用。 

b）互感方式：激励绕组和检测绕组分开。

c）参数型式：线圈本身是电路的一个组成部分。

涡流探伤特点

1、涡流探伤技术的适用范围 

a）工艺检查和Z终产品检测：在制造工艺过程中进行质量控制，或在成品剔除 不合格品。 

b）在役检测：为机械零部件及热交换管等设施进行定期检验。 

c）其他应用：金属薄板及涂层的测厚、材质分选、电导率测量等。 

2、涡流探伤的优点

a）检测时既不需要接触工件也不需要耦合剂，可在高温下进行检测。同时探头 可延伸至远处检测，可有效对工件的狭窄区域及深孔壁等进行检测。 

b）对表面和近表面缺陷的检测灵敏度很高。 

c）对管、棒、线材的检测易于实现高速、高效率的自动化检测，可对检测结果 进行数字化处理，然后储存、再现及数据处理。

3、涡流探伤的局限性

a）只适用于导电金属材料或能感生涡流的非金属材料的检测。

b）只适用于检测工件表面及近表面缺陷，不能检测工件深层的内部缺陷。

c）涡流效应的影响因素多，目前对缺陷的定性和定量还比较困难。 

利用电磁感应原理，通过检测被检测工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测方法称为无损检测。在工业生产中，涡流检测是控制各种金属材料及少数非金属（如石墨、碳纤维复合材料等）及其产品品质的主要手段之一。与其他无损检测方法比较，涡流检测更容易实现自动化，特别是对管，棒和线材等型材有着很高的检测效果。

涡流检测

涡流是将导体放入变化的磁场中时，由于在变化的磁场周围存在着涡旋的感生电场，感生电场作用在导体内的自由电荷上，使电荷运动，形成涡流。

涡流检测Eddy current Testing（缩写 ET）。已知法拉第电磁感应定律，在检测线圈上接通交流电，产生垂直于工件的交变磁场。检测线圈靠近被检工件时，该工件表面感应出涡流同时产生与原磁场方向相反的磁场，部分抵消原磁场，导致检测线圈电阻和电感变化。若金属工件存在缺陷，将改变涡流场的强度及分布，使线圈阻抗发生变化，检测该变化可判断有无缺陷。

随着微电子学和计算机技术的发展及各种信号处理技术的采用，涡流检测换能器、涡流检测信号处理技术及涡流检测仪器等方面出现长足发展。

涡流检测的特点

一、优点

1、检测时，线圈不需要接触工件，也无需耦合介质，所以检测速度快。

2、对工件表面或近表面的缺陷，有很高的检出灵敏度，且在一定的范围内具有良好的线性指示，可用作质量管理与控制。

3、可在高温状态、工件的狭窄区域、深孔壁（包括管壁）进行检测。

4、能测量金属覆盖层或非金属涂层的厚度。

5、可检验能感生涡流的非金属材料，如石墨等。

6、检测信号为电信号，可进行数字化处理，便于存储、再现及进行数据比较和处理。

二、缺点

1、对象必须是导电材料，只适用于检测金属表面缺陷。

2、检测深度与检测灵敏度是相互矛盾的，对一种材料进行ET时，须根据材质、表面状态、检验标准作综合考虑，然后在确定检测方案与技术参数。

3、采用穿过式线圈进行ET时，对缺陷所处圆周上的具体位置无法判定。

4、旋转探头式ET可定位，但检测速度慢。

涡流检测的信号处理技术

需要提高检测信号的信噪比和抗干扰能力，实现信号的识别、分析和诊断，以得出最佳的信号特征和检测结果。

1、信号特征量提取

常用的特征量提取方法有傅里叶描述法、主分量分析法和小波变换法。

傅里叶描述法是提取特征值的常用方法。其优点是，不受探头速度影响，且可由该描述法重构阻抗图，采样点数目越多，重构曲线更逼近原曲线。但该方法只对曲线形状敏感，对涡流检测仪的零点和增益不敏感，且不随曲线旋转、平移、尺寸变换及起始点选择变化而变化。

用测试信号自相关矩阵的本征值和本征矢量来描绘信号特征的方法称为主分量分析法，该方法对于相似缺陷的分辨力较强。

小波变换是一种先进的信号时频分析方法。将小波变换中多分辨分析应用到涡流检测信号分析中，对不同小波系数处理后，再重构。这种经小波变换处理后的信号，其信噪比会得到很大的提高。