渦流探傷儀校準技術研究

于航?王菲菲?張浩

摘要：對渦流探傷儀的國內外相關標準進行了研究，在分析渦流探傷儀工作原理的同時，確定影響渦流探傷儀性能指標的重要參數，深入分析零件檢測深度與頻率參數之間的關系，總結了渦流探傷儀綜合性能的校準經驗。

關鍵詞：渦流探傷儀；頻率參數；綜合性能

渦流探傷儀主要用于檢測金屬零部件的表面或近表面缺陷，是無損檢測的重要工具，被軍工和民用制造單位廣泛應用于復雜表面零件的探傷，同時也是軍工和民用地面維護和故障排除的重要測試工具。渦流探傷儀的計量特性直接影響檢測結果，進行規范的校準是確保渦流探傷儀性能滿足使用要求的重要技術手段。

1 國內外渦流探傷儀相關標準現狀

目前國家計量體系和國防軍工計量體系均沒有制訂渦流探傷儀的計量標準?，F有可借鑒國家標準有GB/T 14480.1-2015《無損檢測 渦流檢測設備 第1部分：儀器性能和檢驗》、GB/T 14480.2-2015《無損檢測 渦流檢測設備 第2部分：探頭性能和檢驗》、 GB/T 14480.3-2008《無損檢測 渦流檢測設備 第3部分：系統性能和檢驗》。GB/T 14480系列標準規定了通用渦流檢測設備的檢驗項目和檢驗方法，但沒有具體的技術指標和強制的檢驗項目。國外的標準為ISO/DIS 15548與國標GB/T 14480《無損檢測 渦流檢測設備》等同。行業標準JJG（民航）0061-2001《渦流探傷儀檢定規程》比較適用于通用類型的渦流探傷儀的檢定，不能完全滿足特殊類型渦流探傷儀的檢定。

2 渦流探傷儀的工作原理

探傷儀的振蕩器產生交變電流流過置于試件上的線圈，在線圈周圍形成交變磁場，并在試件表面產生渦流；當檢測線圈位置發生變化時，由于線圈所處位置下面存在缺陷，試件形狀、尺寸或材料電磁特性有所變化，都會引起渦流的大小發生改變并通過二次磁場作用于檢測線圈，使線圈阻抗發生變化，通過渦流探傷儀可以顯示出阻抗的這一變化，這就是缺陷的標志，阻抗是渦流探傷儀反應缺陷的關鍵參數。

3 關鍵技術參數分析

3.1 確定渦流探傷儀的關鍵參數

在任何具體的渦流檢測中，工作頻率與檢測對象的厚度、期望的透入深度、要求達到的靈敏度或分辨率有關，低頻率條件下可獲得更大的渦流透入深度，因為隨著頻率的降低，發現缺陷的靈敏度也隨之降低。在滿足檢測深度要求的前提下，提高頻率，得以到較高的靈敏度，激勵源輸出頻率參數屬于渦流探傷儀的重要參數。電壓參數相當于渦流探傷儀的增益，增益決定缺陷信號在顯示單元幅度的大小。其它參數屬于儀器綜合性能評定參數，需要配備放置式標準探頭進行檢定，例如：靈敏度、信噪比、提離效應、邊緣效應、傾斜性能。

3.2 頻率參數技術指標的校準分析

JJG（民航）0061-2001《渦流探傷儀檢定規程》規定渦流探傷儀的頻率誤差指標為±10%。但是渦流探傷儀用于檢測的零件復雜多樣，其頻率的技術指標參數應根據不同零件的公差而變化，不應完全按照標準確定技術指標，應根據實際檢測的零件和工藝來確定頻率的技術指標。

下面以愛德森SMART-2097L渦流探傷儀為例，進行具體分析。根據表1的數據可知，當檢測篦齒盤的0.2mm缺陷時，允許誤差為±0.02mm，由集膚效應公式導出按公式轉化頻率允差±20%，根據GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求 檢測和校準》中的要求，被測裝備與其校準設備的測試不確定度比一般不得低于4：1。這樣檢測篦齒盤的渦流探傷儀的頻率最大允許誤差為±5%。所以渦流探傷儀的頻率參數指標應根據具體使用情況而定。

3.3 渦流探傷儀綜合性能的校準分析

渦流探傷儀的型號和探頭復雜多樣，由于探頭線圈的外形設計和制作不同，自感式的且線圈平行于標準試塊，可以感應到標準試塊的缺陷，可以進行綜合性能校準。

互感式的且垂直于標準試塊線圈探頭，將無法感應到標準試塊的缺陷，這樣的線圈無法進行綜合性能的檢查，所以進行渦流探傷儀的綜合性能檢查必須設計制作帶負載電阻的放置式線圈，原理圖如圖1。

4 數據處理

根據上面所用的分析方法對不同型號渦流探傷儀頻率參數進行實驗分析，根據表2的實驗數據，渦流探傷儀的測量結果符合該設備技術指標要求。

5 結論

綜上所述，為了提高渦流探傷儀現場使用準確、可靠，避免某參量超過現場工藝的技術指標，造成漏檢，可以借鑒以上的分析方法，用于監測渦流探傷儀各項指標的準確性。

（作者單位：中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司）