远场涡流检测的基本原理及局限性分析

远场涡流效应原理如图4.1-53所示。图4.1-53a是远场涡流检测探头示意图，它一般是内通过式探头，由激励线圈和检测线圈构成，激励线圈与检测线圈相距约2～3倍管内径的距离。激励线圈通以低频交流电，产生磁场，检测线圈用以接受发自激励线圈的磁场、涡流信号，利用接收到的信号能有效判断出金属管道内外缺陷和管壁的厚薄情况。

当在图4.1-53a中的激励线圈通以低频交流电时，在线圈的周围空间会产生一个缓慢变化的时变磁场B，由于电磁感应，时变磁场B又会激发出一个时变涡旋的电场E，在该电场的作用下，在金属管壁内会形成涡流J_e，同样由于电磁感应，涡流会在其周周产生一个时变的磁场，因此，金属管壁内外的磁场是由线圈内的传导电流J和金属管壁内的涡流J_e产生的磁场的矢量和。通常不是检测线圈阻抗的变化，而是测量检测线圈的感应电压与激励电流之间的相位差；激励信号功率较大，但检测到的信号十分微弱（一般为微伏）。(www.xing528.com)

从图4.1-53b中可以看出，随着两线圈间距的增大，检测线圈感应电压的幅值开始急剧下降，然后逐渐变缓，并且相位存在跃变。通常把信号幅值急剧下降后变化趋缓而相位发生跃变之后的区域称为远场区，信号幅值急剧下降区域称为近场区，近场区与远场区之间的相位发生较大跃变的区域称为过渡区。T.R.Schmidt认为远场涡流的能量耦合可能存在两种方式：一是在管子内部与激励线圈的直接耦合；二是通过管壁与激励线圈间接耦合。近场区直接耦合占优势，远场区间接耦合占优势。