【正文】 Kxz ecH ?? 1 （ ） 若令 x =0 處的 zH 值為 zH0 ，可以得到系數(shù) zHc 01? 。可把式（ ）寫成如下 ???210 jyy eJJ ?? （ ） 在式（ ）和式（ ）中令 ??x ,而且使 12 ??????，可求得 ? 的值為 ???? ??? f12 ?? （ ） 這時(shí)有 )1(0 jzz eHH ??? 、 )1(0 jyy eJJ ??? ，表明在半無(wú)限平面導(dǎo)體內(nèi) ??x 處，磁場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度的幅值均降至表面上對(duì)應(yīng)值的 1/e 倍，即 %。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 5 cP 變量描述了四個(gè)檢測(cè)參數(shù)對(duì)阻抗的影響。當(dāng)想對(duì)磁導(dǎo)率與電導(dǎo)率已知的情況下，頻率與 探頭尺寸可根據(jù)式（ ）選擇 ??? rrf 22? （ ） 鋼板電渦流無(wú)檢測(cè)的 特征頻率 特征頻率是工件的固有特性，取決于工件的電磁特性和幾何尺寸。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 6 第三章 渦流傳感器的 阻抗分析法 檢測(cè)信號(hào)來(lái)自檢測(cè)線圈的阻抗或次級(jí)線圈感應(yīng)電壓的變化。 線圈的阻抗 簡(jiǎn)單線圈是由金屬導(dǎo)線繞成的單個(gè)線圈，線圈具有電感，同時(shí)導(dǎo)線之中存在電阻，各匝線圈之間有耦合電容。 折合阻抗與原邊線圈本身的阻抗之和稱為視在阻抗（ zzz XRZ ?? ），且有 1RRR zs ?? （ ） 1XXX zs ?? （ ） 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 7 式中， 1111 LjRXR ???? 為原邊線圈垢視在阻抗。因此，可采用相位分 離法將需要檢測(cè)的因素與干擾因素分離開(kāi)來(lái)。 理論分析和實(shí)驗(yàn)都已證明，當(dāng) 線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離 x改變時(shí)，電渦流密度也發(fā)生變化，即電渦流強(qiáng)度隨距離 x 的變化而變化。 小的提離會(huì)產(chǎn)生大的 阻抗變化，這是由于改變提離時(shí)，工件中的磁通密度改變很大。但是鐵磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率 r? 遠(yuǎn)大于 1，對(duì)阻抗的影響顯著，高磁導(dǎo)率材料的檢測(cè)時(shí)，磁導(dǎo)率不是常數(shù)，微小的磁導(dǎo)率的變化都會(huì)引起很大的噪聲，即使檢測(cè)裂紋也很困難，為了消除磁導(dǎo)率的影響，需要磁化裝置將被 檢區(qū)磁化到飽和，從而使磁導(dǎo)率變化至常數(shù)，減小磁導(dǎo)率變化的影響。如果 gff/ 選得過(guò)小，則電導(dǎo)率變化方向與直徑變化方向的夾角很小，采用相位分離法難以分離；但也不宜選擇過(guò)高。 工件厚度對(duì)阻抗的影響 當(dāng)工件變薄時(shí)，線圈電阻分量增加，電抗分量也增加，阻抗值將會(huì)變大。當(dāng) x 定時(shí)， 線圈直徑增加，阻抗值 將減小 ， 類似于頻率的增加。在渦流檢測(cè)中，工件的情況是通過(guò)渦流傳感器的變化反映出來(lái)的。因此在不需要區(qū)分線圈的功能時(shí)，通常把激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈統(tǒng)稱為檢測(cè)線圈，或稱為渦流傳感器。 功能：渦流傳感器的功能有三種：其一，激 勵(lì)形成渦流的功能，即能在被檢工件中建立一個(gè)交變電磁場(chǎng)，使工件產(chǎn)生渦流的功能； 其二，檢取所需信號(hào)的功能，即檢測(cè)獲取工件質(zhì)量情況的信號(hào)并把信號(hào)送給儀器分析評(píng)價(jià)；其三，抗干擾的功能，即要求渦流傳感謝器具有抑制各種不需要信號(hào)的能力，如探傷時(shí)要抑制直徑、壁厚變化引起的信號(hào)，而測(cè)量壁厚時(shí)，要求抑制傷痕引起的信號(hào)等。 變壓器式線圈，輸出的是線圈上的感應(yīng)電壓信號(hào)，一般由兩組線圈構(gòu)成，一個(gè)專用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的激勵(lì)線圈，另一個(gè)用于拾取渦流信號(hào)的線圈，雙叫互感式線圈。它能檢測(cè)管材、棒材、線材等，可以從線圈內(nèi)部通過(guò)的導(dǎo)電試件。這種線圈體積小，線圈 內(nèi)部一般帶有磁芯，因此具有磁場(chǎng)聚焦的性質(zhì) 、靈敏度高。差動(dòng)式按試件的放置形式不同又有標(biāo)準(zhǔn)比較式和自比較式兩種。 （ 2） 標(biāo)準(zhǔn)比較式，是典型的差動(dòng)式渦流檢測(cè)，采用兩個(gè)檢測(cè)線圈反向連接成為差動(dòng)形式。采用同一檢測(cè)試件的不同部分作為比較標(biāo)湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 11 準(zhǔn)， 稱為 自比較式。兩個(gè)線圈設(shè)置在電橋相鄰橋臂上，如果探頭僅有一個(gè)檢測(cè)線圈和一個(gè)參考線圈 ，那它就是絕對(duì)式探頭，如果探頭的兩個(gè) 線圈同時(shí)對(duì)所要探傷的材料進(jìn)行檢測(cè)，則屬差動(dòng)探頭。 表 概述絕對(duì)式探頭和差動(dòng)式探頭的特點(diǎn)。如果同時(shí)把 U? 和 U 一起加入放大器的輸入端，由于 U? 和 U 相差很大。 差動(dòng)電路一般用在渦流探傷儀中，采用的信號(hào)處理方式有電差式和磁差式兩種。一旦工件中出現(xiàn)缺陷， 測(cè)量線圈中的感應(yīng)電壓便發(fā)生變化，有信號(hào)輸出。在使用時(shí)差動(dòng)電路既可以采用它比較式，也可以采用自比較優(yōu)式，差動(dòng)電路的靈敏度主要取決于檢測(cè)線圈性能的好壞，因此，對(duì)于用差動(dòng)式工件的檢測(cè)線圈，一般都有比較高的性能指標(biāo)和工藝要求。當(dāng)ACU ? ADU 時(shí)，電橋不平衡， C 、 D 之間有電壓存在，電壓表有讀數(shù)。 C D間輸出電壓為 )(4223111 ZZ ZZZ ZEU CD ???? （ ） 若電橋平衡，則 CDU =0；這時(shí)，如果被檢工件的性能發(fā)生變化或有缺陷，將改變檢線圈的阻抗，即使 3Z 變?yōu)?33 ZZ ?? ，那么輸出電壓為 )(42233111 ZZ ZZZZ ZEU CD ??????? （ ） 輸出電壓為 ]))(([ 33131 311 ZZZZZ ZZEUUU CDCDCD ???? ?????? （ ） 考慮到 33 ZZ ??? ，式（ ）可近似為 23133311231311)1()( ZZZZZZEZZ ZZEU CD??????? （ ） 設(shè) 333 / ZZZ ??? 為線圈阻抗變化率， 31 /ZZA? 為橋臂比，2)1( AAK ??為橋臂系數(shù)，則可以得 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 14 13KEZU AD ??? （ ） 電橋電路的靈敏度與線圈阻抗變化率 3Z? 、橋臂系數(shù) K 及激勵(lì)電源電壓有關(guān) 。設(shè) jnmaeZZA j ???? ?31 （ ） 則 22 )1()1( jnm jnmkeAAK j ?? ????? ? （ ） 22222 c o s21)1()1()1( aaanm ajnm jnmjnm jnmk ???????? ???? ?? ? （ ） 式中： m — A 的實(shí)部 ； n — A 的虛部 ； 34ZZa? — A 的幅值 ； ? — A 的相位角 ； 由上式可以看出，要提高橋路的靈敏度，可增加 k 的值，而 k 取決于 a 和 ? ，可見(jiàn) a =1和 ??180? 時(shí)， K 有最大值。但是，由于 3Z 是包含試件反作用在內(nèi)的線圈等效阻抗，調(diào)整時(shí)，在某一狀態(tài)下諧振，而另一狀態(tài)可能會(huì)失諧，以致橋路的靈敏度發(fā)生較大的變化。總的方框圖如下。 正常情況下信號(hào)只移相 ? ,如果有質(zhì)量問(wèn)題則信號(hào)移相 ?? ?? 。 1A 與 2A 的波形圖如圖 所示。知道相位的變化量?? 就可以知道鋼板的質(zhì)量情況。 靈敏度 檢測(cè)線圈能檢出的缺陷越小，說(shuō)明它靈敏度越高。 13KEZU AD ??? （ ） 只要知道 1K、E、Z? 就可以知道檢測(cè)線圈的靈敏度。 xjzz eHH ???210 ??? （ ） 令 ??x ,而且使 12 ??????，可求得 ? 的值為 ???? ??? f12 ?? （ ） 這時(shí)有 )1(0 jzz eHH ??? ，表明在 半無(wú)限平面導(dǎo)體內(nèi) ??x 處，磁場(chǎng)強(qiáng)度的幅值均降至表面上對(duì)應(yīng)值的 1/e倍，即 %。所以 檢測(cè)速度比較低。 eff? — 有效磁導(dǎo)率。 而線圈的阻抗 WLXL? ，所以 Lef fL LSNfX ?? 22? （ ） 其中有效磁導(dǎo)率)()(201 kajJjka kajJeff ?? ??? ， a 為線圈的半徑。 用阻抗分析的方法檢測(cè)鋼板的狀態(tài)， 分析影響阻抗變化的幾個(gè)主要參數(shù)如工件的電導(dǎo)率 ? 、提離效應(yīng)、磁導(dǎo)率、試驗(yàn)頻率、工件厚度。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。正是 有了 老師 們 的無(wú)私幫助與熱忱鼓勵(lì)，我的畢業(yè)論文才 得以 順利完成 。 大大增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力。上聯(lián)是：吃，吃盡 天下美味不要浪費(fèi)，下聯(lián)是：喝，喝盡人間美酒不要喝醉，橫批是趙本山的一句至理名言：吃好喝好！那么最后呢也祝愿我們?cè)趫?chǎng)的所有來(lái)賓所有的朋友們家庭幸福，生活美滿，身體健康，萬(wàn)事如意！ 。 最后感謝四年里陪伴我的同學(xué)、朋友們，有了他們我的人生才豐富，有了他們我在奮斗的路上才不孤獨(dú)，謝謝他們。 我還要感謝在二次暑假期間給我們免費(fèi)培訓(xùn)的五位專業(yè)老師，李晉老師、廖亦凡老師、高金定老師、候玉寶老師、黃科老師 。 他們 為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。 最后提出幾種渦流傳感器，用電橋電路做渦流傳感器，它具有 抗干擾能力 、 靈敏度高 和便于處理等 特點(diǎn)。然而， 傳感器受其它因素影響，必須 抑 制一些我們不需要的信號(hào)或把有用信號(hào)分離出來(lái)。 S — 為線圈的橫切面積。線性度越好說(shuō)明線圈越好。 檢測(cè)速度 在保證要求檢出標(biāo)準(zhǔn)缺陷不漏檢和沒(méi)有誤碼率檢的情況下，檢驗(yàn)的最高速度就是檢測(cè)速度。在本文的第二章中論述了鋼板中的電磁場(chǎng)。 設(shè)電橋的四臂阻抗分別為 1Z 、 2Z 、 3Z 和 4Z ，其中 3Z 為檢測(cè)線圈的等效阻抗， 333 / ZZZ ??? 為線圈阻抗變化率， 31 /Z