新表面检测——磁粉、渗透与涡流 教学课件 李丽茹 第四章.ppt

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第四单元涡流检测
模块一涡流检测的物理基础
模块二涡流检测的设备及器材
模块三涡流检测技术
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》
模块一涡流检测的物理基础
一、材料的导电性及磁特性
二、电磁感应及涡流
三、涡流检测线圈的阻抗分析
四、有效磁导率和特征频率
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》
一、材料的导电性及磁特性

如果在金属的两端提供电位差U,则其中的自由电子会按外加电位差的方向形成电流,电流I的大小可用欧姆定律表示为:I=U/R
式中R为这段金属的电阻,单位为欧(Ω)。对于给定的导电材料,电阻(R)与导体的长度(L)成正比,与导体的横截面积(S)成反比,即:
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》

(1)磁化:物质在外加磁场的作用下感生出磁场的物理过程称为磁化。
根据物质磁化后对磁场的影响,可以把物质分为三大类:
抗磁性物质:使磁场减弱的物质称为抗磁性物质;
顺磁性物质:使磁场略有增强的物质称为顺磁性物质;
铁磁性物质:使磁场剧烈增加的物质称为铁磁性物质。
(2)磁导率物质磁性的大小可用磁导率μ表示,它说明了物质所感生出的磁场强度(磁感应强度B)与强度为H的外加磁场的关系。
μ=B/H
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》

(2)铁磁性材料的磁化物质的磁性是由电循轨和自旋运动产生的,电子绕核运动产生的磁矩称为轨道磁矩,而电子自旋运动产生的磁矩称为自
旋磁矩。通常在无外加磁场时,物
体本身内部电子的自旋和轨道磁矩
和为零,物体对外不显磁性。如对
物体施加一个外磁场,物体被磁化
后就会表现出一定的磁性。铁磁性
物质的磁化规律可以用磁化曲线表
示。磁化曲线表征的是铁磁物质在
外加磁场的作用下所具有的磁化规律。
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》
二、电磁感应及涡流

(1)法拉第电磁感应定律
电磁感应现象:当穿过闭合导电回路所包围面积的磁通量发生变化时,回路中就产生电流,这种现象叫做电磁感应现象。
回路中产生的感应电动势Ei的大小等于所包围面积的磁通量Ф随时间变化的负值:
Ei =-dФ/dt
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》
(2)自感与互感
自感:当线圈中通有随时间变化的交变电流I时,其所产生的交变磁通量也随时间变化,从而使线圈本身产生感应电动势,这一现象称为自感。
互感现象:当通有电流I1和I2的两个线圈相互接近时,由线圈1中电流I1所引起的变化的磁场在通过线圈2时,会在线圈2中产生感应电动势;同样,线圈2中的电流所引起的变化的磁场在通过线圈1时也会在线圈1中产生感应电动势。这种线圈间相互激起感应电动势的现象,称为互感现象。相互产生的感应电动势为:
E21=-M21dI1/dt , E12=-M12DI2/dt
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》

(1)涡流:由于电磁感应,当导体处在变化的磁场中或相对于磁场运动时,其内部会感应出电流,这些电流的特点是:在导体内部自成闭合回路,呈漩涡状流动,称为涡流。
1)集肤效应当直流电流入导体时,横截面上的电流密度是均匀相同的。如果是交流电通过导体时,导线周围变化的磁场会在导体中产生感应电流,从而会使沿导线截面的电流分布不均匀,表面的电流密度较大,越往中心处电流越小,按负指数规律衰减,频率越高,这种现象越严重,这种电流集中在导体表面附近的现象,称为集肤效应。
《表面检测—磁粉、渗透与涡流》

2)涡流透入深度涡流透入导体的距离称为透入深度。
标准透入深度:当涡流密度衰减到其表面值1/e时的透入深度称为标准透入深度。可按下式计算:

有效透入深度:%的涡流视为对涡流检测线圈产生有效影响,%的涡流对线圈产生的效应可以忽略不计.
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