涡流检测-第2章ppt课件.ppt

《涡流检测-第2章ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、涡流检测第2章物理基础钢铁研究总院范弘2.1材料的磁特性2.2正弦交流电2.3电磁感应原理第2章涡流检测的物理基础2.1.1材料的导电性⑴金属导电的物理本质☻自由电子的定向流动形成电流☻依据材料导电能力的分类：导电体、半导体、绝缘体⑵电流和电阻☻欧姆定律I－安培（A）U－伏特（V）；R－欧姆（）。☻电阻和材料导电性能描述电阻率－欧姆·米（·m）电导率：描述金属导电性能的物理量－1／欧姆·米（1／·m）。2.1材料的电磁特性2.1.1材料的导电性⑵电流和电阻在工程技术中还可用IACS（国际退火铜标准）单位来表示电导率，这种单位规定退火工业纯铜（电阻率在

2、温度20℃时为）的电导率作为100%IACS。则其它金属的电导率用它的百分数表示：电阻率值愈小，电导率值愈大，材料的导电性能就愈好。一些常用金属材料的电阻率、电导率及温度系数见表1-1。2.1材料的电磁特性2.1.1材料的导电性⑶影响金属导电性的主要因素①温度的影响温度升高导致自由电子与金属晶格中的正离子碰撞加剧，使电阻增大。R为温度T时的电阻，R0为温度T0时的电阻，为电阻温度系数。2.1材料的电磁特性2.1.1材料的导电性⑶影响金属导电性的主要因素②杂质的影响纯金属具有规则的晶格，因此电阻率很小。杂质（即使含量极少）会导致金属晶格的畸变，造成电子散射，使电

3、阻率增加。③应力的影响在弹性范围内单向拉伸或者扭转应力能提高金属的电阻率。应力使电阻率增加，其原因是在拉伸时应力使原子的间距增大。2.1材料的电磁特性2.1.1材料的导电性⑶影响金属导电性的主要因素④形变的影响金属冷加工引起的变形对电阻亦有影响，其原因是冷加工使晶体点阵发生了畸变或产生缺陷，造成电场的不均匀性，从而导致电子波散射的增加。⑤热处理的影响金属经冷变形后，强度和硬度增高，导电性降低。退火后，其电导率可得到恢复。2.1材料的电磁特性2.1.1材料的导电性⑷典型材料的导电性橡胶、油漆、金属氧化物、塑料、搪瓷等是非导电材料。银、铜、铝、铁、钛等是金属常见

4、是良好导电材料。纯金属时，导电能力依照上述列出的顺序依次降低；合金材料时，导电能力发生很大的变化。石墨具有一定的导电能力，与硅、锗元素同属半导体。2.1材料的电磁特性2.1.2材料的磁特性⑴磁场与金属的磁化磁铁的周围存在着磁场，磁场对置于其中的磁针产生力的作用。电流也在其周围空间产生磁场。电流产生的磁场对置于其中的磁极和电流有力的作用。磁场强度H描述磁场的强弱。在国际单位制中，H的单位是安培／米（A／m）。在工程上，磁场强度的单位还用奥斯特（Oe）表示，1A／m＝4×l0－3Oe。磁场的分布可用磁力线来描述。磁力线上每一点切线方向就是该点的磁场方向；磁场强的

5、地方磁力线较密，磁场弱的地方磁力线较疏2.1材料的电磁特性2.1材料的电磁特性2.1.2材料的磁特性⑴磁场与金属的磁化在涡流检测中，在检测线圈中通入电流，就会在线圈内部和周围空间产生磁场，它的磁力线方向与导线中电流的流动方向有关，按右手定则来确定。如果线圈绕制得足够细长（即线圈的长度＞＞线圈的直径），线圈中间部位的磁场是均匀的，可用下式计算：2.1材料的电磁特性2.1.2材料的磁特性⑴磁场与金属的磁化在空间的磁场中放入一种金属，金属内部的磁场与原磁场相比发生了变化，有些有色金属（如金、银、铜）会使磁场减弱，而有些有色金属（如铝、锰、铂）会使磁场增强，钢铁则会使磁

6、场急剧增加。不同的金属在同一磁场的作用下具有不同的磁性，这种现象称为金属的磁化。不同的金属在相同磁场中产生不同磁性的原因是，处于磁场中的金属在磁场的作用下，其内部产生了一个附加磁场，金属中的总磁场是空间磁场与附加磁场之和，不同金属在相同磁场作用下产生的附加磁场不同，从而使金属中的磁场各不相同。2.1材料的电磁特性2.1.2材料的磁特性⑴磁场与金属的磁化为描述金属的磁化状态，引入物理量磁感应强度（或称磁通密度）B。B单位是特斯拉（T）。在工程上，B单位是高斯（Gs），1T＝104Gs。磁感应强度B与磁场强度H的关系是：叫金属的磁导率，它是表示金属磁特性的物理量，

7、反映了金属被磁化后对磁场的影响程度。磁导率可以写成：0是真空磁导率，在国际单位制中0＝4×10－7亨利／米（H／m）；r是金属的相对磁导率，表示各种金属相对于真空的导磁性能。r是一个没有单位的纯数。如果线圈周围是真空，则r＝1。2.1材料的电磁特性2.1.2材料的磁特性⑴磁场与金属的磁化引人磁感应强度概念后，可将金属中的磁化状态用磁感应强度来描述。如果在线圈中置入一个金属圆棒，则金属圆棒内的磁感应强度为：金属中的磁感应强度与磁场强度不同，不仅与场源——电流强度I和导线的密度N/l——有关，还与金属的种类（r值）有关。即磁化电流在不同的金属中会产生

8、不同的磁感应强度。2.1