2019年41811涡流检测.ppt

书名：涡流检测ISBN：978-7-111-41811-5作者：任吉林出版社：机械工业出版社本书配有电子课件涡流检测ppt课件2电磁无损检测NDT教育部重点实验室涡流检测仪器与器材宋凯南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室涡流检测ppt课件3电磁无损检测NDT教育部重点实验室目录2.2涡流检测仪器2.1涡流传感器2.3试样与辅助装置2涡流检测仪器与器材涡流检测ppt课件4电磁无损检测NDT教育部重点实验室一、概述第一代产品－－分立元件，单频，一维显示第二代产品－－集成电路、平面阻抗，二维显示第三代产品－－软硬件一体、多频、混频第四代产品－－数字化、多通道技术、频谱分析、涡流成像第五代产品－－DSP技术、阵列技术、集成技术、通信技术等多技术相互融合涡流检测ppt课件5电磁无损检测NDT教育部重点实验室按用途探伤仪材料分选仪（电导率仪）测厚仪多功能检测仪技术特性单频涡流多频涡流远场涡流多通道涡流（涡流阵列检测）涡流扫描成像电扰动涡流低频电磁场视频涡流焊缝涡流检测涡流检测ppt课件6电磁无损检测NDT教育部重点实验室低频涡流检测系统金属材料涡流分选系统SMART-97专用于飞行器检测SMART-2005智能涡流/超声检测仪涡流检测ppt课件7电磁无损检测NDT教育部重点实验室§2.1涡流传感器涡流检测ppt课件8电磁无损检测NDT教育部重点实验室检测元件检测线圈激励和拾取信号根据被检构件设计不同类型和大小的传感器受温度影响较小，可适用于高温检测霍尔传感器等元件拾取磁场信息温度影响大灵敏度差异较大涡流检测ppt课件9电磁无损检测NDT教育部重点实验室按感应方式自感式（参量式）互感式（变压器式）涡流检测ppt课件10电磁无损检测NDT教育部重点实验室按应用方式外穿过式内穿过式放置式涡流检测ppt课件11电磁无损检测NDT教育部重点实验室按比较方式绝对式自比较式他比较式12电磁无损检测NDT教育部重点实验室线圈与仪器的连接方式电桥连接绝对式差动式13电磁无损检测NDT教育部重点实验室涡流探头检测的缺陷类型环绕型线圈：管材或棒材，对纵向且在径向具有不同深度的裂纹、折叠、未焊透等检测灵敏度高；差动式线圈对长条状缺陷端部敏感，对中间区域无信号；对于管、棒的分层缺陷，信号较小；放置式线圈：裂纹检测灵敏度高；腐蚀坑采用自比差动式线圈信号变化平缓；分层缺陷难以发现；垂直于试件表面的裂纹，涡流垂直开裂面，探头以何种角度扫过缺陷，涡流响应都基本一致。14电磁无损检测NDT教育部重点实验室优点缺点绝对式线圈1.对材料性能或形状的突变或缓慢变化敏感2.混合信号易区分出来3.显示缺陷的整个长度1.温度不稳定而引起漂移2.对探头的颤动差动式敏感差动式线圈1.不会因为温度不稳定而引起漂移2.对探头的颤动的敏感度比绝对式低3.灵敏度比较高.1.对平缓变化不敏感，缓变伤可能漏检2.可能产生难于解释的信号15电磁无损检测NDT教育部重点实验室线圈电感的计算16电磁无损检测NDT教育部重点实验室§2.2涡流检测仪器17电磁无损检测NDT教育部重点实验室涡流检测仪器原理性仪器幅值显示仪器18电磁无损检测NDT教育部重点实验室阻抗平面分析显示涡流仪19电磁无损检测NDT教育部重点实验室1、激励电路激励信号发生器主要是给涡流探头提供所需频率的正弦波激励信号；分立器件：电路简单、易起振、频率稳定性较好，但是功耗很高，容易产生杂波，不易精确调节振荡频率集成芯片：能产生多种波形，且具有频率范围广、精度高、频率稳定等诸多优点，如MAX038数字合成：能够产生任意波形并达到很高的频率。但外围电路复杂、成本较高，如AD983320电磁无损检测NDT教育部重点实验室MAX038是MAXIM公司宽带波形发生器，产生1Hz-20MHz宽频带、高精度、占空比可调的正弦波、三角波或矩形波；各种波形的输出幅度可达2V（峰—峰）；可实现占空比和频率调节。21电磁无损检测NDT教育部重点实验室ADI公司生产AD9833，产生正弦波、三角波、方波输出。AD9833无需外接元件，输出频率和相位都可通过软件编程，易于调节，频率寄存器是28位的，主频时钟为25MHz时，精度为0.1Hz，主频时钟为1MHz时，精度可以达到0.004Hz。查询表包括幅值和相位信息，映射成正弦波幅度的数字量信号，取DAC输出模拟量，22电磁无损检测NDT教育部重点实验室AD9833输出的正弦波信号幅度只有0.6V－0.8V左右，并且包含有高次谐波分量，不能直接作为探头的激励信号，必须经过滤波、放大和驱动电路后才能加载到检测探头之上。23电磁无损检测NDT教育部重点实验室有源滤波器的传递函数（A点到B点）为：其中为有源滤波器通带增益；＝1/(R29*C100)为特征角频率；Q为等效品质因数，当其为0.707时幅频响应较平坦，当大于0.707时，将出现峰值；B点到C点为一反相放大电路，将激励信号进一步放大，放大增益为2022()nBAnnAWASWssWQ3637CBRAR24电磁无损检测NDT教育部重点实验室加载到探头上的激励信号不光要有一定的电压大小，还要有一定的驱动电流，而一般运放的电流驱动能力只有20mA左右，不能满足要求。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Feb-2007SheetofFile:E:\课题与论文\r9prj8\R9EMS.ddbDrawnBy:Q1Q2Q3Q4R41R43R55R56+5VR12-5VDE其中R41和R43为三极管Q1和Q3的导通提供偏置电压；当VD正弦波正半波时，Q3和Q2导通；当VD为正弦波负半波时，Q1和Q4导通；R55和R56选取的越小，E点可提供的驱动电流越大25电磁无损检测NDT教育部重点实验室2、桥式电路理想状态下，电源内阻Z0趋近为0;电源加在AB两端的电压为：CD间输出电压为:检测工件，Z3变成了Z3+ΔZ3,则输出为：123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:21-Feb-2007SheetofFile:E:\课题与论文\r9prj8\R9EMS.ddbDrawnBy:R1100R2100L1L2C1VCC567BU15BR3100kR4100kR5100kR6100ksinesignalout123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:21-Feb-2007SheetofFile:E:\课题与论文\r9prj8\R9EMS.ddbDrawnBy:1234Z1Z2Z3Z4ABCDZ0E11ABUE2112413()CDZZUEZZZZ若电桥平衡，则0CDU21'124133()CDZZUEZZZZZ26电磁无损检测NDT教育部重点实验室输出电压的变化为:考虑到,上式可近似为：123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:21-Feb-2007SheetofFile:E:\课题与论文\r9prj8\R9EMS.ddbDrawnBy:1234Z1Z2Z3Z4ABCDZ0E113'1313(1)()CDCDCDZZU=U-UEZZZZ33ZZ1131221313/*()(1/)CDZZZUEZZZZ333ZZZ13ZAZ2(1)AKA31**CDUZKE阻抗线圈变化率桥臂比桥臂系数31**CDUZKE27电磁无损检测NDT教育部重点实验室桥臂系数对灵敏度的影响|K|取决于a和Ψ，可见a=1和Ψ＝180º时，|K|有最大值。谐振:K可获得最大值；但在某一状态下谐振，而另一状态可能会失谐，灵敏度变化较大；1133jjjZZeAaemjnZZe22(1)(1)jAmjnKKeAmjn222(1)12cosmjnamjnmnaaM---A的实部N---A的虚部Ψ---A的相位角桥路处于稍失谐的工作状态28电磁无损检测NDT教育部重点实验室3、放大电路电桥输出信号较小，需要进行放大；0iUAU20lg20lgOiUGAU单位dB如果涡流仪增益范围为0-100dB，则：10052020101010100000GA特性：输入级噪声低；放大倍数大；动态范围宽；失真小；稳定。29电磁无损检测NDT教育部重点实验室仪用放大器AD620，该款芯片具有增益范围大、精度高、低功耗、尺寸小等优点。AD620是在传统的三运放组合方式上集成单片运算放大器。30电磁无损检测NDT教育部重点实验室4、相敏检波被测信号参考信号过零电路相敏检波90°移相电路相敏检波低通滤波器LPF低通滤波器LPFUXUR1sin()UAt2cos()UAtxinU=Usin()=sin()BsintABAB=coscos2t22AtAt（）（）yinU=Ucos()=cos()BsintABAB=sinsin2t22AtAt（）（）xABU=cos2yABU=sin2高频分量滤掉22xyA=UUxyU=arctanU31电磁无损检测NDT教育部重点实验室MLT04是美国ADI公司推出的四通道四象限的高性能模拟乘法器。它包含四个完全独立的高精度四象限乘法单元，采用的制作方式为互补双极性工艺，所以它的每个通道带宽可达8MHz；32电磁无损检测NDT教育部重点实验室MAX274是一种八阶连续时间的有源滤波芯片，中心频率范围为100Hz~150kHz，具有四个独立的滤波单元，每个单元只需外接4个电阻，即可实现多种形式滤波，如巴特沃斯滤波、切比雪夫滤波和巴塞尔滤波等等。33电磁无损检测NDT教育部重点实验室步骤1：计算R2=2×109/F0；步骤2：计算R4=R2－5k；步骤3：计算R3=（Q×2×109/F0）×（RX/RY），RX和RY为滤波单元内两个电阻；步骤4：计算R1=2×109/（F0*HOLP）×(RX/RY),HOLP是输入频率为0时管脚LPO增益。电路中的截至频率为150Hz34电磁无损检测NDT教育部重点实验室1对2通道模拟开关CD4053、低通滤波器和减法器组成涡流信号f送入CD4053的公共端a、c脚，检波控制信号ctrl0和ctrl90分别为参考信号和90°相移的参考信号，分别接到模拟开关控制端。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-Jul-2006SheetofFile:F:\zzy\课题资料\电路图\Ver1.0.DdbDrawnBy:a14c4A11C9INH6B10Vss8VEE7VDD16ax12ay13cx5cy3u1fctrl0ctrl90-5V+5VR1R3R5C1R2R4R6C2R8U2R7URR9R11R13C3R10R12R14C4R16U2R15UXCD405335电磁无损检测NDT教育部重点实验室涡流检测信号形成及分析放置式涡流探头激励信号输出信号电阻线圈差动探头接入电桥36电磁无损检测NDT教育部重点实验室内穿过式涡流探头37电磁无损检测NDT教育部重点实验室最终形成信号：绝对式与差动式有差异；38电磁无损检测NDT教育部重点实验室频率对检测信号的影响39电磁无损检测NDT教育部重点实验室缺陷深度的影响左图20°，右图110°40电磁无损检测NDT教育部重点实验室移相器相敏检波需要一路信号移相90°；性能要求：移相360°保持输出幅度不变；1arctanarctancRUURC2201CRURZURIUiiUiCRUOUi=iZUO=iR1cUIc