《无损检测仪器与设备》课件第2章.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《无损检测仪器与设备》课件第2章.ppt》由用户(momomo)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无损检测仪器与设备 无损 检测 仪器 设备 课件
- 资源描述:
-
1、第 章 涡流检测设备与器材 2.1 涡流检测线圈涡流检测线圈2.2 涡流检测仪器涡流检测仪器2.3 涡流检测辅助装置涡流检测辅助装置2.4 标准试样与对比试样标准试样与对比试样2.5 检测仪器检测仪器(系统系统)的性能评价的性能评价习题习题 第 章 涡流检测设备与器材 涡流检测线圈通常又称探头,是构成涡流检测系统的重要组成部分,对于检测结果的好坏起着重要的作用。它是用直径非常细的铜线按一定方式缠绕而成的电磁线圈,通以交流电时能够产生交变的磁场,并在与其接近的导电体中激励产生涡流;同时,还具有接收感应电流所产生的感应磁场,并将感应磁场转换为交变的电信号的功能,从而将检测信号传输给检测仪器 2.1
2、 涡流检测线圈涡流检测线圈第 章 涡流检测设备与器材 涡流检测线圈具有以下优点:(1)同时具备激励和拾取信号两项功能。(2)可根据被检对象的外形结构、尺寸和检测目的,设计制作成不同缠绕方式、不同大小且形状各异的线圈。(3)受温度影响较小,可适用于高温条件下的检测。第 章 涡流检测设备与器材 2.1.1 检测线圈的分类检测线圈的分类及特点及特点涡流检测线圈的分类有多种方式。(1)按照感应方式的不同,检测线圈可分为自感式线圈和互感式线圈,如图2-1所示。自感式线圈由单个线圈构成,该线圈既作为产生激励磁场、在导电体中形成涡流的激励线圈,同时又是感应、接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈。它具有绕制
3、方便、对多种影响被检对象电磁性能因素的综合效应响应灵敏、对某一影响因素的单独作用效应难以区分的特点。第 章 涡流检测设备与器材 互感式线圈一般由两个或两组线圈构成,其中一个(组)线圈是用于产生激励磁场、在导电体中形成涡流的激励线圈,另一个(组)线圈是感应、接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈。它具有对不同影响因素响应信号的提取和处理比较方便、静电感应的噪声较小、工作期间性能较为稳定的特点。第 章 涡流检测设备与器材 图2-1 不同感应方式的检测线圈(a)自感式线圈;(b)互感式线圈第 章 涡流检测设备与器材(2)按照应用方式的不同,检测线圈可分为放置式线圈、外通过式线圈和内穿过式线圈,如图2
4、-2所示。放置式线圈的轴线在检测过程中垂直于被检零件表面,实现对零件表面和近表面质量的缺陷检测。这种线圈可以设计、制作得非常小,而且线圈中可以附加磁芯,具有增强磁场强度和聚焦磁场的特性,因此有较高的检测灵敏度。它不仅可用于管、棒、线材的检测,而且可用于检测板材、型材以及形状复杂的零件。第 章 涡流检测设备与器材 外通过式线圈是将工件插入并通过线圈内部进行检测,广泛用于管、棒、线材的在线涡流检测。对于厚壁管材和棒材而言,受涡流集肤效应的限制,一般仅可实现对表面和近表面质量的检测。内穿过式线圈是将其插入并通过被检管材(或管道)内部进行检测,仅可用于检测管材及管材制品。(3)按照比较方式的不同,检测
5、线圈可分为绝对式线圈、自比式线圈和他比式线圈,如图2-3所示。绝对式线圈只有一个检测线圈,不仅会对被检对象的材质、形状、尺寸等各种情况产生响应,而且受环境条件的影响较明显,仅针对被检对象某一位置的电磁特性直接进行检测。第 章 涡流检测设备与器材 图2-2 不同应用方式的检测线圈(a)放置式线圈;(b)外通过式线圈;(c)内穿过式线圈第 章 涡流检测设备与器材 自比式线圈也称差动式线圈,它由一个激励线圈(一次线圈)和两个检测线圈(二次线圈)构成,两个二次线圈缠绕方向相反,在同一时刻同一方向交变磁场条件下感应产生的涡流流动方向相反。这种线圈利于抑制由于环境温度、工件外形尺寸等缓慢变化所引起的线圈阻
6、抗的变化,可针对被检对象两处相邻近位置通过其自身电磁特性差异的比较进行检测。他比式线圈实际上是由两个独立线圈构成的一个线圈组,其中一个线圈作用于被检对象,另一个线圈作用于对比试样,通过比较两个线圈分别作用于被检对象和对比试样时产生的电磁感应差异来评价被检对象的质量。这种检测方式具有能够发现外形尺寸、化学成分缓慢变化的优点。第 章 涡流检测设备与器材 图2-3 不同比较方式的检测线圈(a)绝对式线圈;(b)自比式线圈;(c)他比式线圈第 章 涡流检测设备与器材 2.1.2 涡流信号的形成涡流信号的形成涡流检测信号在检测线圈中的形成是一个较复杂的过程,并且随检测线圈结构的不同,检测信号的形成也有所
7、不同。当检测线圈中的激励线圈(一次线圈)通有交变电流时,在激励线圈的每一匝线圈的周围产生大小和方向交替变化的电磁场,并分别作用于检测线圈(二次线圈)的每一匝线圈,在每匝线圈的闭合回路中感应产生电动势,检测线圈的感应电动势是组成该线圈的每一匝线圈的电动势之和。因此,对于差动式线圈,理论上讲检测线圈(二次线圈)内不能形成电流流动,即没有涡流信号;对于绝对式线圈,检测线圈在感应电动势作用下,在闭合的检测线圈(二次线圈)内形成电流流动。第 章 涡流检测设备与器材 当检测线圈接近导电体时,激励线圈的交变磁场不仅作用于二次线圈,同时还作用于导体,并在导体中感应产生涡流,以再生交变磁场的形式反作用于激励线圈
8、和检测线圈(二次线圈),并阻碍线圈磁场的变化,使线圈内的电流大小发生变化;同时,随着激励线圈和检测线圈(二次线圈)内电流发生变化,线圈的激励磁场随之发生变化,导体中感应涡流的大小也随之发生改变涡流线圈的激励电磁场与导体中感应涡流产生的电磁场之间如此相互作用,在线圈平稳置于导体表面上时,迅速达到一种稳定状态。第 章 涡流检测设备与器材 对于差动式线圈,虽然在二次线圈中不能形成电流流动,但当导体中存在电磁特征的不连续时,由于检测线圈中的两个二次线圈相对于该不连续的非对称性,在该不连续处发生畸变的涡流所产生的交变磁场在两个二次线圈中感应产生大小不等的电动势,从而在检测线圈中形成电流信号。对于绝对式互
9、感线圈,在激励线圈的交变磁场与导体中感应涡流再生磁场的合成磁场作用下,检测线圈(二次线圈)两端形成稳态的感应电动势,其中流动的感应电流的大小与导体的电磁特性相关,即检测线圈输出信号中包含了被检测导体的相关信息。第 章 涡流检测设备与器材 2.2.1 检测仪器的分类检测仪器的分类按照检测对象和目的的不同,涡流检测仪器可分为涡流探伤仪、涡流电导仪和涡流测厚仪三种。按照对检测结果显示方式的不同,涡流检测仪可分为阻抗幅值型和阻抗平面型。阻抗幅值型仪器在显示终端仅给出检测结果幅度的相关信息,不包含检测信号的相位信息。指针式涡流探伤仪、涡流电导仪和涡流测厚仪均属于阻抗幅值型仪器。阻抗平面型仪器在其显示终端
10、不仅给出检测结果幅度的信息,而且同时给出了检测信号的相位信息。带有荧光示波屏或液晶屏的涡流探伤仪大多属于阻抗平面型仪器。2.2 涡流检测仪器涡流检测仪器第 章 涡流检测设备与器材 按照仪器的工作频率特征,涡流检测仪可分为单频涡流仪和多频涡流仪。单频涡流仪并非仅限于只有单一激励频率的仪器,如涡流测厚仪和大部分涡流电导仪是包括激励频带非常宽的涡流探伤仪。多频涡流仪是指同时可以选择两个或两个以上检测频率工作的涡流探伤仪和具有两种或两种以上工作频率的涡流电导仪,仪器具有两个或两个以上的信号激励与检测的工作通道,因此又称做多通道涡流探伤仪。随着涡流检测仪器制造技术的不断发展,不仅出现了多种型号的同时具备
11、探伤、电导率测量、膜层厚度测量功能的通用型仪器,而且这些仪器还能够以阻抗幅值和阻抗平面两种形式显示检测信号。第 章 涡流检测设备与器材 2.2.2 检测仪器的组成及各部分的作用检测仪器的组成及各部分的作用图2-4所示为涡流检测仪器基本的原理图。振荡器产生的交变电流流过置于导电体上的线圈,在线圈周围形成交变磁场,并在导体表面产生涡流;当检测线圈位置发生变化时,由于线圈所处位置下面存在缺陷,导体的形状、尺寸或材料电磁特性有所变化,都会引起涡流的大小发生改变并通过二次磁场作用于检测线圈,使线圈阻抗发生变化,通过并联于检测线圈的电表可以显示出这一变化。第 章 涡流检测设备与器材 图2-4 涡流检测仪器
12、基本的原理图第 章 涡流检测设备与器材 在大多数检测中,线圈的阻抗变化很小,采用如图2-4所示的检测装置很难检测到如此小的阻抗或电压的绝对变化,因此在涡流检测仪的设计制作中必须采用各种电桥、平衡电路和放大器等,以提取和放大线圈阻抗的变化。幅度显示类型的仪器由振荡器产生交变信号供给电桥和检测线圈,信号经放大器、相敏检波器、滤波器和幅度鉴别器,检测信号中的干扰信号被去除,缺陷信号(或期望得到的信号)被获取并在显示和记录单元以信号的幅值量被显示和记录。指针式涡流仪的电路原理框图见图2-5。第 章 涡流检测设备与器材 图2-5 指针式涡流仪的电路原理框图第 章 涡流检测设备与器材 阻抗平面显示类型的仪
13、器在信号的激励产生、提取及放大等信号处理方面与幅值显示类型仪器的工作原理及过程基本相同,所不同的是,信号经过相敏检波和滤波变成一个包含有线圈阻抗变化的相位和幅度信息的直流信号。该信号被分解成X和Y两个相互垂直的分量,在X-Y显示屏上进行显示。信号的两个分量能同时旋转,因此可以选择任意的参考相位对信号进行相位和幅度分析。这种仪器除了具有幅度显示和分析的功能外,还具有信号相位的显示和分析功能。阻抗平面式涡流仪的电路原理框图见图2-6。第 章 涡流检测设备与器材 图2-6 阻抗平面式涡流仪的电路原理框图第 章 涡流检测设备与器材 1桥式电路桥式电路振荡器产生交变信号供给桥式电路,该电路可用以检出桥臂
14、阻抗的变化。当前使用的涡流检测仪大多采用具有自动平衡功能的桥式电路。2放大单元放大单元不平衡电桥中的信号非常微小,首先要传输到放大倍数相当大的放大单元进行放大。放大单元的输出电压Uo与输入电压Ui之比称为放大倍数,用A表示,即A=Uo/Ui。放大单元的放大倍数在涡流检测仪器中通常用增益G表示,G=20 lgA=20 lg(Uo/Ui),其单位为dB。第 章 涡流检测设备与器材 3处理单元处理单元处理单元的作用是抑制或消除检测信号中的干扰信号,并识别和提取有用信号。4显示单元显示单元经处理得到的检测信号在涡流检测仪的终端得以显示或记录。由于仪器设计与制造上的不同,显示单元有多种形式。第 章 涡流
15、检测设备与器材 2.2.3 检测信号的分析与处理技术检测信号的分析与处理技术信号的分析与处理由涡流检测仪器的处理单元完成。针对信号的不同特征所采用的分析与处理技术主要有相位分析法、频率分析法和幅度鉴别法。1相位分析法相位分析法相位分析法是一种利用信号相位差对干扰信号进行抑制的信号处理方法。相敏检波法和不平衡电桥法是相位分析法中最具有代表性的两种应用方法。第 章 涡流检测设备与器材 1)相敏检波法相敏检波法相敏检波法是以选定相位的电压作为控制电压来抑制检测线圈桥路输出的干扰信号。图2-7显示出了一个由检测线圈检出并经放大电路放大了的信号UZ,它是由相位角分别为1和2的干扰信号UN和缺陷信号UF叠
展开阅读全文