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摘 要：本文以带有人工缺陷的铜棒为例，应用涡流探伤仪，使用外穿过式探头对铜棒进行检测，采用控制变量法，通过改变激励频率、缺陷来改变涡流检测的状态，从而得出涡流检测状态对线棒材检测的影响。基于本课题的研究，我们得出了激励频率、缺陷这些影响涡流检测状态的主要因素对线棒材检测的具体影响的结论。
关键词：涡流检测；激励频率；缺陷
Effect of Eddy Current Testing on the Inspection of Wire Bars
LI Peng-cheng Hu Jia-zhuang Qian Jian-qing
（AnHui University of Technology AnHui Maanshan 24300）
Abstract：This article takes a copper rod with artificial defects as an example， uses an eddy current flaw detector， uses a through-type probe to detect copper rods， and adopts a control variable method to change the state of eddy current testing by changing the excitation frequency， and defects. The influence of the eddy current testing state on the detection of the wire bar was obtained. Based on the research of this topic， we have reached the conclusion that the main factors affecting the state of eddy current testing， such as excitation frequency， and defects， have a specific effect on the detection of wire rods.
Key words： Eddy current testing； Excitation frequency；Defect
涡流无损检测是五大常规无损检测技术之一，其已经在机械制造、管道运输、航空航天、建筑工程、海洋工程等领域得到了广泛的应用[1]。涡流探伤是以电磁感应理论为基础的，当载有高频交变电流的线圈接近导电材料表面时，在材料的表面感应出涡流，涡流又产生出自己的磁场与线圈激励磁场相互作用，当材料表面及近表面有缺陷时，涡流磁场就发生变化，从而引起检测线圈磁场的变化，据此来判断材料有无缺陷的无损检测方法[2]。所以原则上来说，所有与电磁感应涡流有关的影响因素，都会影响涡流检测的状态，进而对线棒材检测结果产生影响，在实际检测中应根据检测工件的规格、材质、内外表面状态等具体情况，正确选择相位、填充系数、检测速度、激励频率、磁饱和电流或档位等检测参数，最大限度地改善信噪比，从而提高检测灵敏度[3]。本文所研究的就是涡流检测的状态，如以上的检测参数，检测工件内外表面状态等对线棒材检测的影响。
1 实验方案的制定及实验准备
1.1 研究方案
我们简单了解了涡流检测状态对线棒材检测的影响受多种因素干扰，其中较为主要的影响因素分别为激励频率，检测速度，相位，填充系数，和被检测工件本身的缺陷等。对于这些影响因素，如何能够相对准确的得出结论，就需要我们严格按照控制变量的方法来进行试验操作，以保证获得相对准确的实验数据。
1.2 实验设备
A.EEC-20+智能全数字式多用途涡流探伤仪主机
B.液晶显示屏
C.外穿过式探头
1.3 实验材料
因为本实验是涡流检测状态对线棒材检测的影响，所以实验材料是线棒材，我们实际实验中采用的实验材料是一根有人为缺陷的铜棒，标号如下：1-圆周槽（宽度3 mm，深0.2 mm）2-圆孔（直径5 mm，深0.2 mm，4个圆孔360度对称分布）3-圆孔（直径5 mm，深0.5 mm）4-圆孔（直径3 mm，深0.5 mm）5-圆孔（直径2 mm，深0.8 mm）6-圆孔（直径2 mm，深1 mm）
7-圆孔（直径1 mm，深1 mm）8-内部减薄区（减薄0.2 mm）。
2 基于实验数据的分析
根据前面的实验设计方案，我们通过具体的实验，获得了大量的数据，并且我们会以图片数据的形式展现激励频率、缺陷影响因素对线棒材检测的影响，基于这些数据，逐一进行分析，并得出涡流检测状态对线棒材检测的影响。
2.1 激励频率对线棒材检测的影响
实验数据如下图2-1所示，激励频率按照以下从左往右的顺序排列：
我们可以从数据中看出，当激励频率较小时，所有缺陷都能反映在我们的时基扫描图中，图中的不同正弦曲线就是不同缺陷所反映的缺陷信息，随着激励频率的增加，我们发现对于所有缺陷对应的正弦曲线的幅度逐渐降低，当增加到80KHz时，缺陷7和缺陷8的检测出现了明显的变化，增加到200KHz时，所有缺陷信号的幅度都降到了一个很低的值，甚至对于缺陷6，7，8，缺陷信号已经无法被检测，缺陷信号消失。
2.2 缺陷对线棒材检测的影响
我们可以从以上的数据中看出，因为缺陷影响阻抗值的变化，不同的缺陷类型对应不同的阻抗值，反应在阻抗平面图中也是不同的图像，同样的在时基扫描图中不同的缺陷，缺陷信号的波形也是完全不同。从不同缺陷的阻抗平面图中，我们可以发现人工缺陷的相对大小有一个特点，当缺陷相对较大时，阻抗平面图中的图像的面积也会相应的变大，比如缺陷1，2，3，4，8；当缺陷相对较小时，阻抗平面图中的图像的面积也会相应的变小，最明显的如缺陷 7。从不同的时基扫描图中，我们可以发现人工缺陷对应的缺陷信号最明显的变化是缺陷信号的幅度的差异，当缺陷相对较大时，相应的缺陷信号的幅值也相对较大，当缺陷相对较
小时，相应的缺陷信号的幅值也相对較小，比如缺项1和缺陷7的缺陷信号。
3 结 论
本文主要围绕涡流检测状态对线棒材检测的影响进行讨论，根据涡流检测的原理及相关的理论知识，我们确立了激励频率和缺陷这二个影响涡流检测状态的主要影响因素，紧接着设计实验方案，借助具体的实验展开，研究了激励频率和缺陷对线棒材检测的影响，并做了相应的分析，通过分析，我们得出了以下结论：
激励频率对线棒材检测的影响，主要是影响检测渗入深度和检测的灵敏度，由于趋肤效应的作用，激励频率的大小和渗入深度成反比关系，和灵敏度成正比关系，也就是说，在一定有效检测范围内，激励频率越大，渗入深度越小，对外表面的探测灵敏度越高，反之，激励频率越小，渗入深度越大，对外表面的探测灵敏度越低。因此，选用合适的激励频率对于线棒材检测极为重要。
缺陷对线棒材检测的影响，主要是影响涡流检测过程中的阻抗值的变化，在探伤仪的操作界面中对应的是阻抗平面图的不同，不同的缺陷有不同的阻抗平面图，没有一定的明确的规律，在同一探伤仪，相同的设置参数下，相对大的缺陷对应的阻抗平面图的面积也会相对较大，反之，相对小的缺陷对应的阻抗平面图的面积也会相对较小。对于某一缺陷的检测和缺陷类型的判断，我们通过实验采集相关缺陷数据，可以作为日后分析缺陷类型的判断依据，从而分析缺陷产生的原因。因此，缺陷的检测和缺陷类型的判断对于棒线材检测极为重要。
参考文献：
[1] 李林凯，蹇兴亮，张澄宇.一种涡流探头响应与缺陷大小的关系研究[J].传感技术学报2017，3（6）：847-854.
[2] 蒋卫东，顾永祥.涡流探伤在铜管生产中的应用[J].铜加工 2006，1：58-61
[3] 姚睿智，宁玉林.浅析影响钢管涡流检测的因素[C].检测技术与设备：300-303
关键词：涡流检测；激励频率；缺陷
Effect of Eddy Current Testing on the Inspection of Wire Bars
LI Peng-cheng Hu Jia-zhuang Qian Jian-qing
（AnHui University of Technology AnHui Maanshan 24300）
Abstract：This article takes a copper rod with artificial defects as an example， uses an eddy current flaw detector， uses a through-type probe to detect copper rods， and adopts a control variable method to change the state of eddy current testing by changing the excitation frequency， and defects. The influence of the eddy current testing state on the detection of the wire bar was obtained. Based on the research of this topic， we have reached the conclusion that the main factors affecting the state of eddy current testing， such as excitation frequency， and defects， have a specific effect on the detection of wire rods.
Key words： Eddy current testing； Excitation frequency；Defect
涡流无损检测是五大常规无损检测技术之一，其已经在机械制造、管道运输、航空航天、建筑工程、海洋工程等领域得到了广泛的应用[1]。涡流探伤是以电磁感应理论为基础的，当载有高频交变电流的线圈接近导电材料表面时，在材料的表面感应出涡流，涡流又产生出自己的磁场与线圈激励磁场相互作用，当材料表面及近表面有缺陷时，涡流磁场就发生变化，从而引起检测线圈磁场的变化，据此来判断材料有无缺陷的无损检测方法[2]。所以原则上来说，所有与电磁感应涡流有关的影响因素，都会影响涡流检测的状态，进而对线棒材检测结果产生影响，在实际检测中应根据检测工件的规格、材质、内外表面状态等具体情况，正确选择相位、填充系数、检测速度、激励频率、磁饱和电流或档位等检测参数，最大限度地改善信噪比，从而提高检测灵敏度[3]。本文所研究的就是涡流检测的状态，如以上的检测参数，检测工件内外表面状态等对线棒材检测的影响。
1 实验方案的制定及实验准备
1.1 研究方案
我们简单了解了涡流检测状态对线棒材检测的影响受多种因素干扰，其中较为主要的影响因素分别为激励频率，检测速度，相位，填充系数，和被检测工件本身的缺陷等。对于这些影响因素，如何能够相对准确的得出结论，就需要我们严格按照控制变量的方法来进行试验操作，以保证获得相对准确的实验数据。
1.2 实验设备
A.EEC-20+智能全数字式多用途涡流探伤仪主机
B.液晶显示屏
C.外穿过式探头
1.3 实验材料
因为本实验是涡流检测状态对线棒材检测的影响，所以实验材料是线棒材，我们实际实验中采用的实验材料是一根有人为缺陷的铜棒，标号如下：1-圆周槽（宽度3 mm，深0.2 mm）2-圆孔（直径5 mm，深0.2 mm，4个圆孔360度对称分布）3-圆孔（直径5 mm，深0.5 mm）4-圆孔（直径3 mm，深0.5 mm）5-圆孔（直径2 mm，深0.8 mm）6-圆孔（直径2 mm，深1 mm）
7-圆孔（直径1 mm，深1 mm）8-内部减薄区（减薄0.2 mm）。
2 基于实验数据的分析
根据前面的实验设计方案，我们通过具体的实验，获得了大量的数据，并且我们会以图片数据的形式展现激励频率、缺陷影响因素对线棒材检测的影响，基于这些数据，逐一进行分析，并得出涡流检测状态对线棒材检测的影响。
2.1 激励频率对线棒材检测的影响
实验数据如下图2-1所示，激励频率按照以下从左往右的顺序排列：
我们可以从数据中看出，当激励频率较小时，所有缺陷都能反映在我们的时基扫描图中，图中的不同正弦曲线就是不同缺陷所反映的缺陷信息，随着激励频率的增加，我们发现对于所有缺陷对应的正弦曲线的幅度逐渐降低，当增加到80KHz时，缺陷7和缺陷8的检测出现了明显的变化，增加到200KHz时，所有缺陷信号的幅度都降到了一个很低的值，甚至对于缺陷6，7，8，缺陷信号已经无法被检测，缺陷信号消失。
2.2 缺陷对线棒材检测的影响
我们可以从以上的数据中看出，因为缺陷影响阻抗值的变化，不同的缺陷类型对应不同的阻抗值，反应在阻抗平面图中也是不同的图像，同样的在时基扫描图中不同的缺陷，缺陷信号的波形也是完全不同。从不同缺陷的阻抗平面图中，我们可以发现人工缺陷的相对大小有一个特点，当缺陷相对较大时，阻抗平面图中的图像的面积也会相应的变大，比如缺陷1，2，3，4，8；当缺陷相对较小时，阻抗平面图中的图像的面积也会相应的变小，最明显的如缺陷 7。从不同的时基扫描图中，我们可以发现人工缺陷对应的缺陷信号最明显的变化是缺陷信号的幅度的差异，当缺陷相对较大时，相应的缺陷信号的幅值也相对较大，当缺陷相对较
小时，相应的缺陷信号的幅值也相对較小，比如缺项1和缺陷7的缺陷信号。
3 结 论
本文主要围绕涡流检测状态对线棒材检测的影响进行讨论，根据涡流检测的原理及相关的理论知识，我们确立了激励频率和缺陷这二个影响涡流检测状态的主要影响因素，紧接着设计实验方案，借助具体的实验展开，研究了激励频率和缺陷对线棒材检测的影响，并做了相应的分析，通过分析，我们得出了以下结论：
激励频率对线棒材检测的影响，主要是影响检测渗入深度和检测的灵敏度，由于趋肤效应的作用，激励频率的大小和渗入深度成反比关系，和灵敏度成正比关系，也就是说，在一定有效检测范围内，激励频率越大，渗入深度越小，对外表面的探测灵敏度越高，反之，激励频率越小，渗入深度越大，对外表面的探测灵敏度越低。因此，选用合适的激励频率对于线棒材检测极为重要。
缺陷对线棒材检测的影响，主要是影响涡流检测过程中的阻抗值的变化，在探伤仪的操作界面中对应的是阻抗平面图的不同，不同的缺陷有不同的阻抗平面图，没有一定的明确的规律，在同一探伤仪，相同的设置参数下，相对大的缺陷对应的阻抗平面图的面积也会相对较大，反之，相对小的缺陷对应的阻抗平面图的面积也会相对较小。对于某一缺陷的检测和缺陷类型的判断，我们通过实验采集相关缺陷数据，可以作为日后分析缺陷类型的判断依据，从而分析缺陷产生的原因。因此，缺陷的检测和缺陷类型的判断对于棒线材检测极为重要。
参考文献：
[1] 李林凯，蹇兴亮，张澄宇.一种涡流探头响应与缺陷大小的关系研究[J].传感技术学报2017，3（6）：847-854.
[2] 蒋卫东，顾永祥.涡流探伤在铜管生产中的应用[J].铜加工 2006，1：58-61
[3] 姚睿智，宁玉林.浅析影响钢管涡流检测的因素[C].检测技术与设备：300-303