1．什么叫渦流（Eddy-current）？

當金屬導體處在變化著的磁場中或在磁場中運動時，由于電磁感應作用而在金屬導體內產生的旋渦狀流動電流。

2．什么叫阻抗（R resistance）－能量損耗（Energy lost）？

電流通過導體材料過程中，電荷在導體中移動將克服一定的阻力，即電阻（R）。

導體材料的電阻使部分電能轉化為熱，損耗一定的能量。

激勵電流在線圈中流動，或感應電流在被測導體（工件）中流動都要損耗能量，不同試件因導電率、磁導率等影響因素各異，能量損耗的大小也不一樣。

3．什么叫電抗（X reactance）－能量存儲（Energy stored）？

當電流通過導體時，導體周圍形成磁場，部分電能轉化為磁場中的磁能，在一定條件下磁場的磁能可轉變成感應電流。

渦流檢測中，除了自感現象以外，兩個相鄰的線圈間還有互感現象存在。

無論自感電流，抑或互感電流所形成的磁場，總要阻礙原電流增強或減弱，這就是感抗的作用。同理，電容器對電壓變化的阻礙作用稱為容抗，感抗和容抗統稱為電抗。一般地說，磁性材料增強檢測線圈的電抗，非磁性材料削弱檢測線圈的電抗。

4．渦流檢測技術的特點是什么？

渦流檢測是一種應用較廣泛的無損檢測技術，是五大常規無損檢測方法之一，該檢測法具有如下技術特點：

①檢測速度快，易于實現自動化。由于渦流檢測的基本原理是電磁感應，渦流檢測只適用于能產生渦流的導電材料。渦流檢測線圈激勵后所形成的電磁場實質是一種電磁波，具有波動性和粒子性，所以檢測時傳感器不需要接觸工件，也不必在線圈與試件之間填充耦合劑，因此檢測速度快，對管、棒材的探傷每分鐘可檢查幾十米；對絲、線材的探傷每分鐘可達幾百米，甚至上千米，因此，易于實現自動化檢測。

②表面、亞表面缺陷檢出靈敏度高。由于感生渦流滲入被檢試件的深度與試驗頻率的平方根成反比，這個深度不大，因此，渦流檢測通常被認為是一種檢測表面或近表面質量的無損檢測技術。常用試驗頻率的范圍為幾赫茲至幾兆赫茲（特殊的可高達上百兆）。

③能在高溫狀態下進行檢測。由于高溫下的導電試件仍然具有導電性質，渦流檢測不受材料溫度的影響，因此，可在該狀態下對導電體進行檢測，如熱絲、、熱管、熱板。尤其重要的是當加熱到居里點以上，鋼材消除了磁導率的影響，可以象非磁性金屬那樣，用渦流法進行探傷、材質試驗以及進行板厚、管壁厚或復蓋膜層厚度的測量。

④多用途的檢測技術。對試件中渦流產生的影響因素主要有：金屬物體的電導率和磁導率、試件的尺寸和形狀、線圈和試件間隙的大小、試件內部的缺陷等。因此，渦流可以應用于多個不同的領域，除探傷外，還能測量工件的電導率、磁導率、晶粒尺寸、熱處理狀態和工件幾何尺寸，涂層（或鍍層）厚度。它適用于鐵磁性、非鐵磁性金屬或金屬工件的各種物理的、組織的冶金狀態檢測。

⑤抑制多種干擾因素。渦流檢測能對試件性能的多種參數作出反應，因此，是一種多用途的檢測方法。同時，由于檢測中對多種參數的敏感反應，工件的無關參數將形成多種干擾信號，嚴重的干擾信號可影響對有效信號的辨認，給檢測結果的判斷帶來困擾。這就要求在檢測時，應采用各種有效措施來消除干擾因素的影響，確保檢測的可靠進行。

⑥檢驗結果可以實時顯示和通過磁帶機、光盤和軟硬磁盤記錄長期保存，且可在必要時回放重現，并進行分析。

5.簡述渦流檢測儀器的基本結構（即產生渦流的基本條件）。

根據電磁感應的互感原理，只有兩個導體之間才能產生互感效應。故產生渦流的基本條件是：能產生交變激勵電流及測量其變化的裝置，檢測線圈（探頭）和被檢工件（導體）。

通常受檢工件包括金屬管、棒、線材，成品或半成品的金屬零部件等。

6．簡述渦流檢測原理――電阻抗的測量。

渦流檢測就是通過測量渦流傳感器的電阻抗（Z impedance）變化值實現的，電阻抗包括阻抗（R resistance）和電抗（Xreactance）。

7．什么是阻抗平面圖？

以阻抗R為橫坐標，電抗X為縱坐標形成直角坐標系，通過渦流儀器測定檢測線圈的電阻抗變化量，可在上述坐標系標記一個點P。

P點是一矢量點，具有一定的幅度（amplitude）和相位（phase），電阻抗變化在阻抗平面圖上的表現：由于各種因素造成渦流信號分量——阻抗R或電抗X值的變化，阻抗平面圖上的渦流檢測信號矢量點p將隨之發生位移，P點位移后渦流信號的幅（Z amplitude/distance）和相位（θ,phase/direction）也隨之發生改變。P點變動的軌跡圖即阻抗平面圖。

8．影響渦流信號矢量點P移動的因素有哪些？

由于各種因素的作用，如試樣的電導率、磁導率、外形尺寸等等，將引起渦流矢量點P在阻抗平面圖上位移，P點的移動形成各種各樣的軌跡，稱為阻抗平面圖。

通過分析渦流儀檢出阻抗平面圖，可以判斷試樣的一些特性。

9．什么是電導率（σ）？

用于描述電流通過導體難易程度的量值，同一導體的電導率與其電阻成反比。當被測物體（簡稱試件）的電導率σ變化時，渦流的流動將出現相應的改變，阻抗圖上渦流信號矢量點P也將移動。

10．如何測定試件的電導率？

因為電導率σ的變化會引起渦流Ie發生變化，所有可以運用Ie與σ之間的內在，根據不同的Ie值來推測σ的值，也就是說我們可以運用渦流技術來測量不同金屬材料的電導率。

只要我們能將不同電導率的金屬材料產生的渦流值做一個對應曲線（或稱為標定曲線），便可很容易地測出任何一種未知金屬材料的導電率σ。這就是渦流技術運用于電導率測量的原理。

11．影響電導率的因素有哪些？

①雜質含量：雜質影響材料中原子的排列，引起電阻率增大。

②溫度：在一定范圍內，材料的電阻隨溫度的變化而變化。

③冷熱加工：材料的冷熱加工，可能產生內應力而使材料的阻抗改變。

④合金成分：對于固溶合金，電阻率隨著合金成分的增加而增加。

⑤應力：在彈性范圍內，單向拉伸或扭轉會提高導體的電阻率。

12.簡述渦流檢測試件形變、厚度的原理？

同樣電導率的試件，由于幾何形狀的變化，如厚薄不一，出現凹坑，或者檢測線圈位于試件的邊緣處等，原來渦流場將受到影響而發生畸變，這樣便產生渦流信號矢量點的變化。

根據幾何形狀不同會引起渦流信號變化的原理，可將渦流儀應用于測厚等，在蒸發器傳熱管道渦流檢查中發明了“蒸發器脹管區輪廓曲線軟件”（Profilometaruy Software）。

13．什么叫邊緣（端頭、端尾）效應？

當檢測線圈移動到板狀試件的邊緣、凹坑、或減薄處時，渦流場便發生畸變，這種現象在渦流檢測技術中稱之為“邊緣效應”。若被測物體是棒狀、絲狀或線狀以及管狀，這種現象便稱之為“端頭效應”或“端尾效應”。

渦流的畸變可反映于阻抗平面圖中，下圖為電導率相同而厚度不同的試樣經渦流檢測顯示的阻抗平面圖。

14.簡述“提離效應”和運用渦流測量金屬表面的非金屬涂層（如油漆厚度）厚度的原理。

當檢測線圈與被測試件之間的相對位置發生變化時，檢測線圈在試件上產生的渦流密度就會改變。檢測線圈與試樣的相對距離逐步增加，渦流密度逐漸減小，渦流信號矢量點P可在阻抗平面圖中出現移動，形成變化的軌跡。

這種現象稱之為“提離效應”（lift offeffective）。

運用該原理可測量金屬表面的非金屬涂層（如油漆厚度）的厚度，或低電導率試樣上高電導率覆蓋層的厚度。當檢測線圈遠離（假設無窮遠）試樣時，試樣中便沒有渦流形成。

探頭從中等電導率的試樣提離（lift-off），在試樣與探頭間形成不同間隙（probe Spacing）時，阻抗平面圖隨之出現相應的變化；以上情況可看作在檢測具有中等電導率試件時，試件上覆蓋著不同厚度的低導電層（或非導電層）物質。

15．什么是磁導率（μ）、實際磁導率、相對磁導率？

不同物質在相同磁場H中的磁感應強度B值是不一樣的。為了反映這種變化，引入磁導率的概念。

磁導率又叫磁導系數，它表示了材料磁化的難易程度，用符號μ表示。磁導率是物質磁化時磁感應強度的比值，反映了物質被磁化的能力。

μ＝B/H

假如試樣的電導率σ不變，而其磁導率μ發生變化，磁導率的改變同樣影響試樣中渦流的流動狀況，使阻抗平面圖中渦流信號矢量點P發生移動。

磁導率μ通常可分為實際磁導率（μ）、相對磁導率（μr通常為一個常數）和真空磁導率（μ0）。

三者的關系為：μ=μ0μr。

16.鐵磁性材料渦流探傷時，為什么必須應用磁飽和技術？

鐵磁性材料檢測時，其磁導率隨著激勵電流形成的外加交變磁場H的變化而變化，使阻抗平面圖上渦流信號矢量點P變化不定，嚴重干擾渦流儀對鐵磁性材料的探傷等。

所以對鐵磁性材料的渦流探傷一般都要應用磁飽和技術，即增設一個磁飽和線圈。

17．簡述磁飽和技術原理。

下圖所示的曲線，表示試件在外加磁場H作用下其磁感應強度B逐漸增大，二者之間的關系是：

起初試樣的磁感應強度B隨外加磁場H的逐漸加大而急劇增大（如右圖曲線oa段）；

但當外加磁場H繼續增大時，試樣的磁感應強度B值雖繼續增大，但速率已大大減小（如右圖曲線ab段）；

當磁場強度H增大到一定值（如右圖曲線b點）以后，試樣的磁感應強度B值幾乎不再增大。

說明磁感應強度已達到一個相對的極限值，或者說試件被磁化到了一個極限值（即“磁飽和”）。

下圖表示試件的相對磁導率μr隨外加磁場強度H的增加而變化的情況。

假設試樣原來相對磁導率μr位于L點，當外加磁場H作用于試件，且H的磁場強度逐漸增大；起初相對磁導率μr的值隨H的增大急劇增大（如右圖曲線Lm段）。

當H繼續增大時，相對磁導率μr反而減小（如右圖曲線mn段），達到一個相對的極限值n，實驗表明n值約為1。

綜上所述，渦流檢測鐵磁性試樣時，在試件上施加一個足夠大的磁場（磁飽和的使用），可以將試件原來變化的磁導率控制在一個相對穩定的值中（即1）。

非鐵磁性材料的μr值為1。

18．影響響磁導率的因素有哪些？

①化學成分和熱處理狀態：材料的純度越高，磁導率越大，矯頑力就越小；金屬晶粒界線位錯越少或應力越小也使磁導率越高，矯頑力就越小。熱處理對金屬磁性也有明顯影響。

②冷加工：冷加工會使金屬的晶粒點陣結構發生變化，磁導率也隨之發生改變。

③溫度：磁性材料的磁性是隨著溫度而改變。

19．什么叫材料的不連續性、缺陷？

“不連續性”是指材料在機械、金屬等物理特性方面缺乏均一性，它們可以用無損檢測方法測出來。缺陷是不連續性的一部分，但不連續性不一定是缺陷。

通常把能夠引起或可能引起材料在固性方面的中斷或不連續性稱為缺陷，它將降低材料的強度和工作特性。

另外，缺陷還可分為兩類：一類是超標缺陷，國外用(Defects)表示，是由累計的影響（例如裂紋總長等）而使材料或產品不能滿足驗收標準或技術要求的一種不連續性，即不合格性。

一類是對材料或產品的堅固性有不良影響但尚可容許的不連續性，稱為容許缺陷，用(Flaw)表示。

材料的不連續性，如裂紋，凸或凹、劃傷、磨損等，會影響渦流的流動，使阻抗平面圖中渦流信號矢量點P發生移動。

20．如何確定渦流的標準滲透深度（δ）？

當渦流探頭接觸試件（導電材料）時，試件內便形成渦流，渦流在試件內的分布是不均勻的。渦流的分布隨著深度的增加按指數函數方式而衰減，即距離探頭線圈越大，渦流的密度越小。

假設渦流在試件表面的密度為1，隨著深度的增加，試件中的渦流密度逐漸衰減。當衰減到0.37時，正好為一個滲透深度（即1個δ），或稱之為一個標準滲透深度。換句話說，所謂標準滲透深度指的是渦流密度由表面上的衰減到37％時的深度。

同一材料檢測頻率不同時，滲透深度與頻率的平方根成反比，即低頻的滲透深度大于高頻。同一檢測頻率對不同材料檢測時，滲透深度不同。

21．什么叫渦流的趨膚效應（或集膚效應）？

渦流主要集中在被檢試樣的表面、亞表面，在一個滲透深度處渦流密度僅為表面的37％，且當檢測頻率f越大，試樣的電導率和磁導率越大，渦流的滲透深度越小。

這種現象稱為趨膚效應（或集膚效應）。

因此，普通渦流儀對受檢試件表面、近表面缺陷的靈敏度較高，試樣深處缺陷的檢測靈敏度較低，為了檢測試件深處的缺陷，檢測儀器必須選擇較低的頻率，但檢測頻率太低會降低儀器的靈敏度，增加誤差。

22．什么叫相位滯后？

渦流檢測時，試件不同深處的缺陷將引起渦流信號矢量點P的相位角變化，即渦流信號相位角自試樣表面向深處按滲透深度成線性滯后。

其滯后角度的大小由下式計算：

由于渦流的以上特性，因此，試件中同樣的缺陷，深處缺陷的渦流信號與表面缺陷的渦流信號相比較，前者幅度較小且相位角較大，檢測時必須注意分析鑒別。

23．什么叫填充系數？

填充系數指的檢測線圈（探頭）與試樣之間的耦合度（間隙）。

填充系數越大，探頭與試樣吻合越好，電磁感應（或互感）的效率越高，檢測靈敏度越高。

若填充系數太小，由于探頭尺寸與試件間隙太大，或因傳動裝置不良，機械傳動引起的偏心太大，或操作不當，可引起提離效應增大，出現干擾信號。

管道檢測時，如果填充系數太大，可影響探頭運動，同時容易損壞探頭。一般要求填充系數η＞0.75，同時要求盡可能保證探頭與試件之間的相對運動維持穩定。

24．什么叫信噪比（S/N）？

幾何分辨率如何？檢測信號幅度（S）與噪聲信號（干擾信號）幅度（N）的比值稱為信噪比。

一般要求渦流儀器的信噪比大于或等于3，即S/N≥3：1。

信噪比反映渦流檢測系統的靈敏度，是渦流儀性能好壞的重要指標之一。

信噪比太小，靈敏度低，不易識另與判定傷信號，導致漏檢。

分辨力（或分辨率）指的是渦流系統能區分開兩個相鄰缺陷的能力。所能區分的這兩個相鄰缺陷的距離越小，分辨率越高，反之，分辨率就低。

25．簡述渦流傳感器的分類。

渦流傳感器的類型多種多樣，分類方法也不少，常見的分類方法有以下幾種：

①按激勵源的波形和數量的不同進行分類，有正弦波、脈沖波和方波等。

②按檢測線圈輸出信號的不同分類，有參量式和變壓器式兩類。參量式線圈輸出的信號是線圈阻抗的變化，一般它既是產生激勵磁場的線圈，又是拾取工件渦流信號的線圈，所以又叫自感式線圈。變壓器式線圈，輸出的是線圈上的感應電壓信號，一般由兩組線圈構成，一個于產生交變磁場的激勵線圈（或稱初級線圈），另一個用于拾取渦流信號的線圈（或稱次級線圈），又叫互感式線圈。

③檢測線圈和工件的相對位置分類，有外穿過式線圈、內通過式線圈和放置式線圈三類。

④按線圈的繞制方式分類，有式、標準比較式和自比較式三種。

⑤按傳感器線圈繞組磁通方向的不同分類，一般把平行于工件軸線的磁通方向稱為“軸向”，而垂直于軸線的磁通方向稱為“法向”。

26．什么叫外穿過式線圈（探頭）？

因檢測線圈位于工件的外部而得名，這種線圈是將工件插入并通過線圈內部進行檢測。它能檢測管材、棒材、線材等，是可以從線圈內部通過的導電試件。

由于采用穿過式線圈，容易實現渦流探傷的批量、高速檢驗，且易實現自動化檢測。因此，廣泛地應用于小直徑的管材、棒材、線材試件的表面質量檢測。

27．什么叫內通過式線圈（探頭）？

內通過式線圈，在對管件進行檢驗中，有時必須把探頭放入管子的內部，這種插入試件內部進行檢測的探頭稱為內通過式探頭，也叫內部穿過式線圈，它適用于冷凝器管道（如鈦管、銅管等）的在役檢測。

28．什么叫放置式線圈（探頭）？

放置式線圈又稱點式線圈或探頭。在探傷時，把線圈放置于被檢測工件表面進行檢驗。

這種線圈體積小，線圈內部一般帶有磁芯，因而具有磁場聚焦的性質，靈敏度高。

它適用于各種板材、帶材和大直徑管材、棒材的表面檢測，還能對形狀復雜的工件某一區域作局部檢測。

29．什么叫式線圈（探頭）？

直接測量線圈阻抗的變化，在檢測時可用標準試件放入線圈，調整儀器，使信號輸出為零，再將被試工件放入線圈，這時，若仍無輸出，表示試件和標準試件的有關參數相同。

若有輸出，則依據檢測目的不同，分別判斷引起線圈阻抗變化的原因是裂紋還是其他因素。

這種工作方式可用于材質的分選和測厚，又可進行探傷。

30．什么叫標準比較式線圈（探頭）？

典型的差動式渦流檢測，采用二個檢測線圈反向聯接成為差動形式。

一個線圈中放置標準試件（與被測試件具有相同材質、形狀、尺寸且質量完好），而另一個線圈中放置被檢試件。

由于這兩個線圈接成差動形式，當被檢試件質量不同于標準試件（如存在裂紋等）時，檢測線圈就有信號輸出，因而實現對試件的檢測目的。

31．什么叫自比較式線圈（探頭）？

自比較式是標準比較式的特例。采用同一檢測試件的不同部分作為比較標準,故稱為自比較式。

兩個相鄰安置的線圈，同時對同一試件相鄰部位進行檢測時，該檢測部位的物理性能及幾何參數變化通常是比較小的，對線圈阻抗影響也比較微弱。

如果將兩個線圈差動聯接，這種微小變化的影響便幾乎被抵消掉，如果試件存在缺陷，當線圈經過缺陷（裂紋）時將輸出相應急劇變化的信號，且個線圈或第二個線圈分別經過同一缺陷時所形成的渦流信號方向相反。

32．如何選擇渦流探頭？

根據被檢對象的幾何形狀選擇。如測面材時選擇點探頭；管、棒、絲材的在線探傷常選擇外穿過式探頭或平面組合探頭；電力、石化等在役管道的檢測常選擇內通過式探頭。

根據檢測目的選擇。如測量電導率可選用式或差分式點探頭。根據特定的測試對象及其檢測部位選擇特制探頭。如檢測蒸發器傳熱管的一般彎管則使用填充系數較大，而且使用壽命較長的串珠狀易彎探頭。

33．什么叫單頻渦流技術？

早期的渦流探傷儀通常僅能對檢測線圈施加一個頻率的激勵脈沖，通過阻抗分析法（或稱相位分析法）對檢測信號進行分析，這種采用單頻率的相位分析法，多只能鑒別受檢工件中的兩個參數（即只能抑制一個干擾因素的影響）。

單頻渦流檢測可用于對管、棒、線材等金屬產品的探傷。

34．什么叫多頻渦流技術？

由于單頻渦流技術的局限性，對許多復雜重要構件的檢測，如熱交換器管道的在役檢測，鄰近的支撐板、管板等結構部件會產生很強的干擾信號，用單頻渦流很難準確地檢出管子的缺陷；又如對汽輪機葉片、大軸中心孔和發動機葉片的表面裂紋、螺孔內裂紋、飛機的起落架、輪轂和鋁蒙皮下缺陷的檢測，具有多種干擾因素待排除，為了使渦流儀器能在試驗中同時鑒別更多的參數，就需要增加鑒別信號的元器件，以便獲得更多的試驗變量，才能做到有效地抑制多種干擾因素影響，達到去偽存真的目的，提高檢測的靈敏性、可靠性和準確性，對受檢工件作出正確評價。

1970年美國科學家Libby首先提出多頻渦流檢測技術，該方法采用幾個頻率同時激勵檢測線圈，通過傳感器可同時采集到檢測中的多組信號，對這些信號進行混頻處理可有效地抑制多個干擾因素，一次性提取多個所需的信號（如缺陷信息、壁厚情況等）。

70年代后期，國外已成功地應用這項技術進行核電站蒸汽發生器管道的役前和在役檢測。

80年代初，愛德森公司成功地研制出新一代EEC-39智能全數字四頻渦流檢測儀，并成功地用于大亞灣核電站冷凝器管道的在役檢測。

35．什么叫遠場渦流技術？

遠場渦流（RFEC. Remote Field Eddy Current）檢測技術是一種能穿透金屬管壁的低頻渦流檢測技術。

它的探頭通常為內通過式探頭，由一個激勵線圈和一個設置在與激勵線圈相距約二倍管內徑處的較小的測量線圈構成，激勵線圈通以低頻交流電，測量線圈能測到來自激勵線圈的穿過管壁后返回管內的磁場信號，從而有效地檢測金屬管子的內壁缺陷和壁厚減薄程度。