脉冲涡流检测的基本原理

脉冲涡流通常是以一定占空比的方波作为激励信号施加于初级线圈，当载有方波电信号的初级线圈接近导电材料或试件时，在导体中感应产生瞬变的涡流和再生磁场。瞬时涡流的大小、衰减状况与导体的电磁特性、几何形状及耦合状况相关，二次线圈（或电磁传感器）接收到的涡流再生磁场包含有被检测对象导电率、磁导率及形状尺寸的相关信息，据此可实现脉冲涡流的检测与评价。脉冲涡流的产生及检测信号的拾取过程见图4.1-69。

检测信号，即瞬态感应电压V_f的大小可根据法拉第电磁感应定律计算得出

式中 V_p——理想点线圈的感应电压，

式中磁场强度B和矢量磁矢位A均为与被检测对象电导率σ、磁导率μ相关的函数。被检测试件上存在的缺陷将通过σ、μ两个物理参数的改变引起检测线圈输出信号电压的变化而反映出来。

图4.1-69 脉冲涡流的产生及检测信号的拾取过程(www.xing528.com)

图4.1-70给出了典型的脉冲涡流探头扫过平板试样上人工槽伤时电压响应的时域信号。

对于脉冲涡流响应信号，一般采用电压峰值、峰值时间和过零时间这三个参数实现对缺陷的定量评价。其中，峰值是指脉冲涡流时域瞬态波形上的电压最大值，峰值时间是指从涡流的上升沿激励开始到脉冲涡流感应信号达到峰值点的时间，过零时间是指从涡流的上升沿激励开始到脉冲涡流感应信号到过零点的时间。上述特征参数与引起该相应的缺陷的性质与状况有关：电压峰值与缺陷大小密切相关，峰值时间与缺陷位置有关，过零时间与缺陷深度有关。需要指出的是，以上三个参数并不是单一对应缺陷的相关信息，而是对缺陷综合响应的结果，只是实际检测评价过程中选择各特征参数来表征其受缺陷影响更为显著的变化因素。

图4.1-70 脉冲涡流典型时域波形及特征参数

图4.1-71给出了图4.1-70中时域信号在不同频段的功率谱曲线。由此可以看出具有以下特征：①谱线上在低频段和高频段各有一个峰值存在，峰值的位置主要与激励方波信号的占空比和响应缺陷的性质、形状相关；②激励信号的能量主要分布于低频段，因此对试件较深层的质量信息也具有较好的检测能力。

图4.1-71 脉冲涡流时域信号在不同频段的功率谱曲线