渦流檢測

渦流檢測（ET）的英文名稱是：Eddy Current Testing

工業上無損檢測的方法之一。給一個線圈通入交流電，在一定條件下通過的電流是不變的。如果把線圈靠近被測工件，像船在水中那樣，工件內會感應出渦流，受渦流影響，線圈電流會發生變化。由於渦流的大小隨工件內有沒有缺陷而不同，所以線圈電流變化的大小能反映有無缺陷。

渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎之上的一種無損檢測方法，它適用於導電材料。當把一塊導體置於交變磁場之中，在導體中就有感應電流存在，即產生渦流。由於導體自身各種因素（如電導率、磁導率、形狀、尺寸和缺陷等）的變化，會導致渦流的變化，利用這種現象判定導體性質、狀態的檢測方法，稱為渦流檢測。

電磁感應現象和渦流的產生使線圈1和線圈2靠近，在線圈1中通過交流電，在線圈2中就會有感應產生交流電。如果使用金屬板代替線圈2，同樣也可以使金屬板導體產生交流電。這種由交流磁場感生出來的電流就稱為渦流。

將通有交流電的線圈置於待測的金屬板上或套在待測的金屬管外。這時線圈內及其附近將產生交變磁場，使試件中產生呈旋渦狀的感應交變電流，稱為渦流。渦流的分佈和大小，除與線圈的形狀和尺寸、交流電流的大小和頻率等有關外，還取決於試件的電導率、磁導率、形狀和尺寸、與線圈的距離以及表面有無裂紋缺陷等。因而，在保持其他因素相對不變的條件下，用一探測線圈測量渦流所引起的磁場變化，可推知試件中渦流的大小和相位變化，進而獲得有關電導率、缺陷、材質狀況和其他物理量(如形狀、尺寸等)的變化或缺陷存在等信息。但由於渦流是交變電流，具有集膚效應，所檢測到的信息僅能反映試件表面或近表面處的情況。

因為渦流檢測是以電磁感應為基礎的檢測方法，所謂電磁感應現象就是隨時間變化的磁場產生電場的現象，當穿過閉合導體迴路中的磁通量發生變化時，迴路中將產生感應電動勢及感應電流。因此從原則上說，所有與電磁感應有關的影響因素，都可以作為渦流檢測方法的檢測對象。下面所列出的就是影響電磁感應的因素及可能作為渦流檢測的應用對象。

1)不連續性缺陷：裂紋、夾雜物及不均勻等。

2)電導率：化學成分、硬度、應力、溫度及熱處理狀態等。

3)磁導率：鐵磁性材料的熱處理、化學成分、應力及溫度等。

4)試件的幾何尺寸：形狀、大小及膜厚等。

5)被檢件與檢測線圈的距離（提離間隙）、覆蓋層厚度等。

渦流檢測時線圈不需與被測物直接接觸，可進行高速檢測，易於實現自動化，但不適用於形狀複雜的零件，而且只能檢測導電材料的表面和近表面缺陷，檢測結果也易於受到材料本身及其他因素的干擾。

優點：

①檢測線圈不需要接觸工件，也不需要耦合劑，對管、棒、線材的檢測易於實現高速、高效率的自動化檢測；也可在高溫下進行檢測，或對工件的狹窄區域及深孔壁等探頭可到達的深遠處進行檢測。

②對工件表面及近表面的缺陷有很高的檢測靈敏度。

③採用不同的信號處理電路，抑制干擾，提取不同的渦流影響因素，渦流檢測可用於電導率測量、膜層厚度測量及金屬薄板厚度測量。

④由於檢測信號是電信號，所以可對檢測結果進行數字化處理，然後存儲、再現及數據處理和比較。

缺點：

①只適用於檢測導電金屬材料或能感生渦流的非金屬材料。

②由於渦流滲透效應的影響，只適用於檢查金屬表面及近表面缺陷，不能檢查金屬材料深層的內部缺陷。

③渦流效應的影響因素多，對缺陷定性和定量還比較困難。

④針對不同工件採用不同檢測線圈檢查時各有不足。

試件中的渦流方向與給試件施加交流磁場線圈的電流相反。渦流所產生的交流磁場也產生交變磁力線，它通過激勵線圈時又感生出反作用電流。如果工件中渦流變化，這個反作用電流也變化。測定它的變化，就可以測得渦流的變化，從而得到試件的信息。渦流的分佈及其電流大小由線圈的形狀和尺寸，試驗頻率，導體的電導率、磁導率、形狀和尺寸、導體與線圈間的距離以及導體表面的缺陷所決定的。因此，根據檢測到的試件中的渦流，就可以取得關於試件材質、缺陷和形狀尺寸等信息。

由於激勵電流和反作用電流的相位會出現一定差異，這個相位差隨著試件的性質而改變，因此，常通過測量相位的變化來檢測試件的有關信息，它的變化與線圈阻抗的變化密切相關，大多數的渦流檢測儀器都以阻抗分析法為基礎，來鑒別各種引起渦流變化的因素。

由於渦流具有趨膚效應，因此渦流檢測只能檢測表面和近表面的缺陷。

由於試件形狀的不同、檢測部位的不同，所以檢測線圈的形狀與接近試件的方式也不盡相同。為了適應各種檢測的需要，人們設計了各種各樣的檢測線圈和渦流檢測儀器。

渦流檢測的顯示方式與用途關係很大，一般小型攜帶型儀器（如裂紋檢測儀、測厚儀等）多採用表頭顯示方式。在冶金企業中使用的在線渦流檢測設備大多採用示波器、記錄儀加聲及光報警等多種顯示方式。示波器又有時基式、橢圓式和矢量光點式幾種，這些顯示一般在現場用樣件調試設備時使用。其中矢量光點式更多的用於科研及在役設備的檢測，以便利用阻抗變化判斷大小和深淺；記錄儀則可以對樣件或可疑件留下永久性的顯示，以便記錄存檔；而聲光報警則往往是和自動分選配合使用，以便提醒操作人員注意。