涡流检测简介
磁学是电动机和发电机、继电器以及立体声扬声器背后的基本原理，也是实现叫做涡流检测仪器的重要NDT工具类别的力量。涡流(EC)检测是一种非接触式金属工件检测方法。
涡流是交流电流通过探头组装件中的一个或多个线圈时产生的交流磁场。探头靠近被检测工件放置时，交变磁场会感应到检测工件中的涡流。检测工件中的不连续性或特性变化会改变涡流的流动，并被检测探头检测到，从而能够测量原料厚度或探测裂纹和腐蚀等缺陷。
多年来，探头技术和数据处理已经发展到涡流检测被公认为快速、简单和准确的地步。这项技术现已广泛应用于航空航天、汽车、石油化工和发电行业，用于探测铝、不锈钢、铜、钛、黄铜、Inconel合金甚至碳钢（仅限表面缺陷）等原料的表面或近表面缺陷。在这篇文章中，我们将介绍什么是涡流检测、它的工作原理以及常见的检测应用和方法。您可以在我们的辅导课程中找到有关涡流检测的更多具体细节。
涡流检测的工作原理
涡流检测的依据是电磁感应的物理现象。在涡流探头中，交变电流流过线圈并产生振荡磁场。如果将探头及其磁场靠近导电材料（如金属测试工件），称为涡流的循环电子流开始像溪流中的漩涡水一样穿过金属。流过金属的涡流进而产生自己的磁场，该磁场通过互感与线圈及其磁场相互作用。
金属厚度或缺陷的变化（如近表面裂纹）会打断或改变涡流的波幅和模式以及产生的磁场。这反过来又会通过改变线圈的电阻抗来影响线圈中电子的运动。涡流仪器绘制阻抗波幅和相位角的变化，训练有素的操作员可以使用它来识别测试工件的变化。
涡流强度在工件表面附近最高，因此是检测分辨率最高的区域。标准焊透深度定义为涡流强度为其表面值37%时的深度，该深度又可以通过检测频率以及检测原料的导磁率和电导率计算得出。因此，检测原料的电导率、导磁率、驱动线圈的交流脉冲频率以及线圈几何形状的变化都会影响检测灵敏度、分辨率和穿透力。
有许多因素可能影响涡流检测的能力。在具有较高电导率值的原料中传播的涡流对表面缺陷更敏感，但对原料的穿透力较小，并且穿透力也取决于检测频率。较高的检测频率会增加近表面分辨率，但会限制焊透深度，而较低的检测频率则会增加穿透力。较大的线圈可以从任何给定位置检测更大体积的原料，因为磁场会流入测试工件的更深层，而较小的线圈对小缺陷更敏感。原料磁导率的变化会产生噪波，并由于背景变化加大而可能限制缺陷分辨率。
虽然电导率和磁导率是操作员无法控制的检测原料属性，但可以根据检测要求选择检测频率、线圈类型和线圈尺寸。在特定检测中，分辨率由探头类型决定，而探测能力由原料和设备特性控制。一些检测涉及扫描多个频率以优化结果或使用多个探头进行检测以获得探测所有可能缺陷所需的适合分辨率和穿透力。为每个应用选择合适的探头以优化检测性能始终很重要。
涡流检测设备
虽然一些较旧的涡流仪器使用简单的模拟仪表显示器，但现在的标准格式是阻抗平面图，它在x轴上绘制线圈电阻，在y轴上绘制感应电阻。图表中的变化对应于测试工件的变化。例如，下图显示了用于检测铝表面裂纹的设置。顶部曲线代表0.04英寸深的表面裂纹，中间曲线代表0.02英寸深的裂纹，最小的曲线代表0.008英寸深的裂纹。水平线是探头在铝制工件上“归零”（平衡）的升空，当它升入空中时，信号直接向左移动。这种检测是用笔式探头完成的。
该显示将被视为仪器的校准。参数一经设置，在检测期间就不应更改。检测测量完全取决于信号与参照校准的比较。
另一种常见的检测涉及绝缘涂层（如涂在金属上的漆层）的测量。下面的屏幕显示显示了铝上的非金属涂层。对于此应用，探头在空中“归零”（平衡），然后放置在样品上。顶行显示了没有任何涂层的铝上的信号。向下的第二行是0.004英寸涂层，然后是0.008英寸涂层，最后一行是0.012英寸涂层。要创建此图像，必须在每次测量之间更改显示位置，以便显示每个信号之间的分离。此校准完成后，检测员测量原料并密切注意信号穿过屏幕的距离。当涂层过厚或过薄时，警报可用于提醒检测员。
测量导电材料上绝缘涂层厚度的第二种方法是利用奥林巴斯NORTEC 600系列仪器（N600C、N600S和N600D型号）的电导率测量能力。此测量使用显示以下屏幕的特殊电导探头，而不是上面显示的标准阻抗屏幕。这种测量最常用于确定原料的电导率，但它也提供涂层的厚度，这被视为从原料的“升空”，或者说探头在导电材料表面上方的距离。该示例是铝测试工件上的0.004英寸涂层。
涡流检测仪器可以执行多种检测，具体取决于所使用的探头类型。仔细选择探头有助于优化检测性能。
涡流探头的常见类型
下面列出了一些常用于ECT的探头，并说明了它们所针对的缺陷类型以及它们通常用于检测的工件。
表面探头：用于识别金属表面上和下的缺陷，表面探头通常具有大尺寸，以顺应较低的频率来实现更深的穿透性能，或扫查更大的区域。
笔式探头：直径较小的探头，容纳了专为高频设计的线圈，可实现近表面缺陷的高清晰探查。
螺栓孔探头：设计用于检测螺栓孔的内部，这些探头可以手动旋转或使用旋转扫查器自动旋转。
环形探头：设计用于在紧固件就位的情况下检测飞机紧固件安装孔。
滑动探头：滑动探头也用于检测飞机紧固件安装孔，提供比环形探头更高的扫查速率。
内径探头：内径(ID)探头用于从内部检测热交换器和类似的金属管道，有各种尺寸可供选择。
外径探头：用于通过让测试工件穿过线圈从外部检测金属管材和棒材。
您可以在此处找到涡流探头类型及其使用方法的完整列表。
普通应用
涡流检测广泛应用于航空航天行业以及其他需要检测薄金属是否存在潜在安全相关或质量相关问题的制造和维修环境。除了金属板和管道的裂纹探测外，涡流检测还可用于某些金属厚度测量，如识别飞机蒙皮下的腐蚀、测量电导率和监控热处理效果，以及确定导电基材上绝缘涂层的厚度。便携式和固定系统仪器均可用于满足各种检测需求。
涡流NDT可以非常快速地检查大块区域，并且不需要使用耦合液。除了查找裂纹外，涡流检测还可用于在特定应用中检查金属硬度和电导率这些受到关注的特性，以及测量绝缘涂层的薄层，如金属工件上的漆层。同时，涡流检测仅限于检测导电原料，因此不能用于塑料。在某些情况下，涡流和超声波检测作为互补技术一起使用，涡流具有快速表面检测的优势，而超声波具有更好的深度穿透力。
我们在下面列出了一些最常见的涡流检测应用：
焊缝检测—许多焊缝检测使用超声波NDT进行表面下检测，并使用互补的涡流方法扫查表面，以检查焊帽上和热影响区(HAZ)内有无开放的表面裂纹。
电导率检测—涡流检测的测量电导率的能力可用于识别和分拣铁性和非铁性合金以及核实热处理。
表面检测—机加工工件和金属原料中的表面裂纹可以轻而易举地通过涡流发现。这包括检测飞机以及其他关键应用中紧固件周围的区域。
腐蚀探测—涡流仪器可用于探测和量化薄金属（如铝制飞机蒙皮）内部的腐蚀。低频探头可用于定位无法通过超声波检测的第二层和第三层金属的腐蚀。
螺栓孔检测—螺栓孔内部的裂纹可以使用螺栓孔探头进行探测，通常通过自动化旋转扫查器来完成。
管道检测—在制造阶段对管道进行的管道内检测和对管道（如热交换器）进行现场检测都是常见的涡流应用。裂纹和厚度变化均可进行探测。
您可以在此处找到一个庞大的涡流检测应用列表。
涡流检测参考标准试块
在检测开始时，由仪器和探头组成的涡流系统必须始终使用合适的参考标准试块进行校准。这个过程涉及从特定测试工件中识别基线显示，并观察它在检测旨在识别的条件下如何变化。在缺陷探测应用中，此校准过程通常涉及使用与测试工件具有相同原料、形状和尺寸的参考标准试块，其中包含切口、钻孔或滚花壁等用来模拟缺陷的人造缺陷。在厚度测量应用中，参考标准试块将由各种各样已知厚度的样品组成。操作员观察参考标准试块的响应信号，然后将测试工件的缺陷指示与这些参考模式进行比较，以对工件进行分类。使用适当的参考标准试块进行充分的校准是任何涡流检测程序至关重要的组成部分。
涡流阵列
涡流阵列测试(ECA)是一种能够同时使用并排放置在同一探头组装件中的多个涡流线圈的技术。每个单独的线圈都会产生与其下方结构的相位和波幅相关的信号。该数据涉及编码位置和时间，并以图形方式表示为在平面视图中显示结构的C扫查图像。除了通过C扫查成像提供显示效果外，ECA还可以在保持高分辨率的同时一次覆盖更大的区域。ECA可以允许使用更简单的夹具，还可以通过专为适应测试工件的轮廓而打造的定制探头来简化复杂形状的检测。
