阵列涡流检测的原理及应用介绍

阵列涡流（Arrays Eddy Current）技术是近10年内出现的一项新的涡流检测技术，它是通过涡流检测线圈结构的特殊设计，并借助于计算化的涡流仪强大的分析、计算及处理功能，实现对材料和零件的快速、有效地检测。其主要优点表现为：①检测线圈尺寸较大，扫查覆盖区域大，因此检测效率一般是常规涡流检测方法的10～100倍；②一个完整的检测线圈由多个独立的线圈排列而成，对于不同方向的线性缺陷具有一致的检测灵敏度；③根据被检测零件的尺寸和型面进行探头外形设计，可直接与被检测零件形成良好的电磁耦合，不需要设计、制作复杂的机械扫查装置。阵列涡流技术与传统的涡流检测技术相比，主要不同点在于前者的探头是由多个独立工作的线圈构成，这些线圈按照特殊的方式排布，且激励（又称发射）与检测（又称接收）线圈之间形成两种方向相互垂直的电磁场传递方式，如图4.1-74所示。线圈的这种排布方式，有利于发现取向不同的线型缺陷。

图4.1-74 阵列涡流探头中线圈的排布与电磁场的分布

图4.1-75 X-型阵列线圈的结构

为提高检测效率，阵列涡流探头中包含有几个或几十个线圈，不论是激励线圈，还是检测线圈，相互之间距离都非常近，保证各个激励线圈的激励磁场之间、检测线圈的感应磁场之间不相互干扰，是阵列涡流技术的关键。由于该技术为专利技术，尚未见文献公开介绍有关的干扰屏蔽技术。(www.xing528.com)

图4.1-75是一种称为X-型的、采用内穿过方式进行管壁质量检测的阵列涡流探头。它由一个与管截面为同心圆的常规线圈和48个轴线方向为被检管材直径方向的阵列线圈组成。

如图4.1-75所示，阵列探头由环绕探头骨架轴线（即被检测管材的轴线）3组小的线圈构成，每组线圈的数量均为16个。线圈从管材内部穿过时，是如何完成对管壁质量的检测呢？为便于叙述和理解，将这三组线圈分为A组（A₁，A₂，A₃，…，A₁₆）、B组（B₁，B₂，B₃，…，B₁₆）、C组（C₁，C₂，C₃，…，C₁₆），如图4.1-76所示。A组线圈为检测线圈（即接收线圈），相对于A组线圈而言，C组线圈为激励线圈，如图中C₁线圈产生的磁场在管壁中激励产生涡流，该涡流在再生磁场被A₁和A₂线圈所感应接收；以这种方式电磁耦合形成的涡流适于发现管材轴线方向的缺陷。同样，C₂线圈作用于A₂和A₃线圈，C₃线圈作用于A₃和A₄线圈厂依此类推，形成32个沿管材轴线方向的检测通道。

B₁线圈作为激励线圈，在管壁中感应产生涡流，涡流的再生磁场被B₃线圈接收；同样，B₂线圈产生的涡流场被B₄线圈接收，C₁线圈产生的涡流场被C₃线圈接收，C₂线圈产生的涡流场被C₄线圈接收，依此类推，又形成了32个沿管材周向的检测通道。以这种方式电磁耦合形成的涡流适于发现管材周向的缺陷。

图4.1-76 X型阵列线圈的电磁耦合方式