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涡流无损检测
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无损检测(Nondestructive Testing, NDT)是一门涉及多学科的综合性应用技术, 它以不损害被检对象的内部结构和使用性能为前提,应用多种物理原理和化学现象,对各种工程材料、零部件、结构件进行有效地检验和测试,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,进而评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理性能【1-6]。无损检测技术是现代工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反应了一个国家的工业发展水平,其重要性己得到世界范围内广泛公认。无损检测技术的应用范围十分广泛,遍布工业发展的各个领域,在机械、建筑、冶金、电力、石油、造船、汽车、宇航、核能、铁路等行业中被普遍采用,成为不可或缺的质量保证手段,其在产品设计、生产和使用的各个环节中己被卓有成效的运用[4,7-16]。
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以德国科学家伦琴1895年发现X射线为标志,无损检测作为应用型技术学科
己有一百多年的历史[l7]0 1900年,法国海关开始应用X射线检验物品;1922年,美国建立了世界第一个工业射线实验室,用X射线检查铸件质量,以后在军事工
业和机械制造业等领域得到了广泛应用,射线检测技术至今仍然是许多工业产品质量控制的重要手段。1912年,超声波检测技术最早在航海
中用于探查海面上的冰山;1929年,将其应用于产品缺陷的检测,目前仍是锅炉压力容器、铁轨等重要机械产品的主要检测手段。1930年后,开始采用磁粉检测方法来检测车辆的曲柄等关键部件,以后在钢结构上广泛应用磁粉探伤方法,使磁粉检测得以普及到各种铁磁性材料的表面检测。毛细管现象是土壤水分蒸发的一种常见现象,随着工业化大生产的出现,将“毛细管现象”成功地应用于金属和非金属材料开口缺陷的检测,其灵敏度与磁粉检测相当,它的最大好处是可以检测非铁磁性物质。经典的电磁感应定律和涡流趋肤效应的发现,促进了现代导电材料涡流检测方法的产生。1935年,第一台涡流探测仪器研究成功。到了二十世纪中期,建立了以射线检测(Radiographic Testing, RT、超声检测(Ultrasonic Testing, UT、磁粉检测(ic Testing, MT、渗透检测(rant Testing, PT)和涡流检测(Eddy Current Test, ECT五大常规检测技术为代表的无损检测体系【‘“]。
作为五大常规无损检测方法之一的涡流检测技术,是建立在电磁感应原理基础上的一种无损检测方法,主要适用于导电材料(如金属材料、可感生涡流的非金属材料等)近表面缺陷的检测,其具有以下特点[y,2,i9,2o}.
,能穿透非导体涂镀层,可以在不清除零件表面油脂、积碳和保护层的情况下进行检测。
,可以在高温状态下进行检测。探头可伸入到远处作业, 故可对工件的狭窄区域、深孔壁等进行检测。
,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,可对大小不同的缺陷进行评价。
,如测量导电覆盖层或非导电涂层的厚度;可以对导体的电导率进行测量,进行材料的分类。
,所以可对检测结果进行数字化处理,并将处理后的结果进行存储、再现及进行数据比较分析。
多频涡流检测(Multi-Frequency Eddy Current Testing, MFECT)技术是一种涡流检测新技术,它用多个频率激励传感器,比用单个频率作为激励信号的常规涡
流检测技术能获取更多信息【i,2,2i-23}。检测中如何充分利用所获取的信息,对其进行特征提取分析是多频涡流检测技术的关键问题,其检测结果比常规涡流检测技术可以更有效地实现干扰抑制或者多参数检测。
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直到1950年以后,以德国科学家福斯特(Foster)博士为代表提出了利用阻
抗分析方法来鉴别涡流检测中各种影响因素的新见解,为涡流检测机理的分析和设备的研制提供了新的理论依据,极大地推动了涡流检测技术的发展。福斯特也因此当之无愧地被称为“现代涡流检测之父”。由于福斯特的卓越贡献,自20世纪50年代起,美国、前苏联、法国、英国等工业发达国家的科学家积极开展涡流检测技术研究。到20世纪
70年代以后,电子技术和计算机技术飞速发展,有效地带动了涡流检测仪器技术性能的改进,进一步突现了涡流检测技术在探测导电材料表面或近表面缺陷应用中的优越性。世界各国相继开展了大量的涡流检测技术研究和仪器开发工作,发表了大量的研究论文,并研制生产了一些高性能的涡流检测仪器[L=}l。我国从20世纪60年代开展涡流检测技术的研究工作,并先后研制成功了一