渦流探傷儀的準(zhǔn)確性在冶金、機(jī)械領(lǐng)域中的金屬管、棒、線、絲材質(zhì)量評價占據(jù)著十分重要的地位，建立一套完善的校準(zhǔn)方法，定期開展對渦流探傷儀進(jìn)行校準(zhǔn)是各種金屬管、棒、線、絲材的在線、離線探傷檢測工作的當(dāng)務(wù)之急。文章對各種渦流探傷儀進(jìn)行了系統(tǒng)的測試和論證，初步建立了一套可靠的校準(zhǔn)方法，對冶金、機(jī)械領(lǐng)域及法定計量檢定機(jī)構(gòu)開展渦流探傷儀的校準(zhǔn)工作有一定的指導(dǎo)意義。

渦流探傷儀是利用導(dǎo)電材料在交變磁場中產(chǎn)生渦流的性質(zhì)，檢測導(dǎo)電材料疊加磁場的變化信號以表征材料缺陷的一種設(shè)備。渦流探傷儀主要應(yīng)用于冶金、機(jī)械等領(lǐng)域的有色及黑色金屬管道(如銅管、鈦管、不銹鋼管、鍋爐四管等)的在役和役前檢測，以及各種金屬管、棒、線、絲材等導(dǎo)電材料的在線、離線探傷檢測。

在冶金、機(jī)械領(lǐng)域中的金屬管、棒、線、絲材等導(dǎo)電材料質(zhì)量評價占據(jù)著十分重要的地位，渦流探傷儀的技術(shù)性能的優(yōu)劣將直接影響金屬管、棒等產(chǎn)品質(zhì)量。目前國家尚無相應(yīng)的計量技術(shù)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，開展對渦流探傷儀校準(zhǔn)方法的研究，以期達(dá)到正確評價渦流探傷儀性能的技術(shù)方法，指導(dǎo)計量檢測技術(shù)機(jī)構(gòu)開展計量校準(zhǔn)活動，將有效地解決冶金、機(jī)械部門渦流探傷儀量值溯源與傳遞問題。

一、渦流探傷儀的工作原理

渦流探傷儀一般由振蕩器，相敏檢波器、放大器、移相器、顯示器和電源等部分組成，其工作原理是：將正弦波電流激勵探測器線圈，當(dāng)探測器接近金屬表面時，線圈周圍的交變磁場在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流。探測器在金屬表面移動，遇到缺陷或材質(zhì)、尺寸等變化時，使得渦流磁場對線圈的反作用不同，引起線圈阻抗變化，通過渦流探傷儀測量出這種變化量就能鑒別金屬表面有無缺陷或其它物理性質(zhì)變化，從而解決金屬材料探傷、測厚、分選等問題，完成整個金屬材料渦流探傷測量過程。

二、渦流探傷儀的計量特性

(一)渦流探傷儀的常用名詞

1.渦流。由于外磁在時間或空間上的變化而在導(dǎo)體表面及近表面產(chǎn)生的感應(yīng)電流。

2.渦流檢測。外用在試件中的渦流，分析試件質(zhì)量信息的無損檢測方法。

3.激勵頻率。提供給檢測線圈中激勵線圈的交流電基波頻率。

4.檢測能力。評價渦流探傷儀對缺陷的探傷能力。

5.分辨力。能區(qū)分開兩個相鄰缺陷的Z小距離。

6.噪聲。渦流檢測中的一種不相關(guān)的信號，可能由試件的不均勻性產(chǎn)生，會干擾缺陷信號的正常接收與處理。

(二)渦流探傷儀的主要計量特性

結(jié)合冶金、機(jī)械行業(yè)的要求及渦流探傷儀的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)，渦流探傷儀的主要計量特性有以下幾項：

1.激勵源輸出頻率示值誤差：激勵源輸出頻率示值誤差不大于±10%。

2.激勵源輸出頻率穩(wěn)定性：激勵源輸出頻率穩(wěn)定性不大于0.1%。

3.激勵源輸出電壓穩(wěn)定性：激勵源輸出電壓穩(wěn)定性不大于1.0%。

4.檢測能力：檢測能力不小于6dB。

5.分辨力：分辨力不小于4.0mm。

6.周向靈敏度差：周向靈敏度差不大于4dB。

7.信噪比：信噪比不小于3。

8.線性偏差：線性偏差不大于5.0%。

三、渦流探傷儀校準(zhǔn)條件

1.環(huán)境溫度：15℃～30℃;

相對濕度：≤70%。

2.周圍無外磁場干擾。

四、渦流探傷儀測量設(shè)備及其他設(shè)備

1.示波器：示值誤差不大于±5.0%，頻率范圍：(0～20)MHz。

2.高頻毫伏表：示值誤差不大于±4.0%，頻率范圍：10kHz～10MHz，電壓范圍：1mV～10V。

3.數(shù)字頻率計：示值誤差不大于±0.01%，頻率范圍：10Hz～10MHz。

4.負(fù)載電阻(R)：制造廠額定的無感電阻，其溫度漂移小于5ppm/℃。也可使用標(biāo)準(zhǔn)探測器。

5.標(biāo)準(zhǔn)試件：

鋼試件：人工缺陷示值誤差不大于±0.15mm。

銅試件：人工缺陷示值誤差不大于±0.07mm。

五、渦流探傷儀校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法

(一)外觀及工作正常性檢查

渦流探傷儀外觀有無影響計量特性的傷痕和裂紋等缺陷，控制和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是否靈活可靠，顯示器、面板、標(biāo)度是否清晰，有無破損痕跡。

(二)激勵源輸出頻率示值誤差校準(zhǔn)

1.激勵源輸出頻率示值誤差校準(zhǔn)按圖1連接，校準(zhǔn)時取渦流探傷儀輸出頻率范圍內(nèi)取高、中、低三個頻率點進(jìn)行測量。

2.開機(jī)預(yù)熱后(按使用說明書要求進(jìn)行預(yù)熱，以下各點校準(zhǔn)均按此要求進(jìn)行)，由數(shù)字頻率計讀出輸頻率fi，按公式(1)進(jìn)行計算激勵源輸出頻率示值誤差：

△fi=(foi-fi)/fi×1**%      (1)

式中：Δfi——探傷儀激勵源輸出頻率示值誤差，%。

fi——實測探傷儀的高、中、低各點激勵源頻率，kHz。

foi——探傷儀的高、中、低各點激勵源標(biāo)稱頻率，kHz。

i——高、中、低各點激勵源頻率，取1、2、3分別表示高、中、低三點激勵源頻率。

(三)激勵源輸出頻率穩(wěn)定性校準(zhǔn)

1.激勵源輸出頻率穩(wěn)定性校準(zhǔn)按圖1連接。校準(zhǔn)時渦流探傷儀輸出頻率范圍內(nèi)的中間頻率點進(jìn)行測量。

2.由數(shù)字頻率計每隔10min測量一次輸出頻率，共測量10次，取其Zda值與Z小值按公式(2)進(jìn)行計算激勵源輸出頻率穩(wěn)定性。

△fs=(fmax?fmin)/fo×1**%      (2)

式中：Δfs——激勵源輸出頻率穩(wěn)定性，%。

fmax——10次測量中Zda輸出頻率值，kHz。

fmin——10次測量中Z小輸出頻率值，kHz。

fo——輸出頻率的標(biāo)稱值，kHz。

(四)激勵源輸出電壓穩(wěn)定性校準(zhǔn)

1.激勵源輸出電壓穩(wěn)定性校準(zhǔn)按圖2連接。

2.由超高頻毫伏表每隔10min測量一次輸出電壓，共測量10次，取其Zda值與Z小值按公式(3)進(jìn)行計算激勵源輸出電壓穩(wěn)定性。

ΔUs=(Umax-Umin)/Uo×1**%        (3)

式中：ΔUs——激勵源輸出電壓穩(wěn)定性，%。

Umax——10次測量中Zda輸出電壓，V。

Umin——10次測量中Z小輸出電壓，V。

Uo——輸出電壓標(biāo)稱值，V。

(五)檢測能力的校準(zhǔn)

1.將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均勻穿過探測器ZX，同時讓標(biāo)準(zhǔn)試件的人工缺陷由小到大依次通過。調(diào)節(jié)增益使顯示值為滿度的50%的Z小人工缺陷此時的增益值為C1。

2.按上款要求操作，調(diào)節(jié)增益信噪聲為滿度的35%(有平衡功能的探傷儀為10%)，此時的增益值為C2，檢測能力按公式(4)進(jìn)行計算。

D=C2?C1        (4)

式中：D——檢測能力，dB。

C1——缺陷增益值，dB。

C2——噪聲增益值，dB。

(六)分辨力校準(zhǔn)

將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均勻穿過探測器ZX調(diào)節(jié)增益為滿度的35%時，能明顯觀察到或?qū)θ斯と毕菪盘?，則Z小的兩個人工缺陷之間的距離則表示分辨力。

(七)周向靈敏度差校準(zhǔn)

1.按(五)diyi款要求操作，將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均勻穿過探測器ZX，調(diào)節(jié)增益使試件上沿圓周分布為120°的三個人工缺陷信號占顯示器上滿度的50%，此時的增益值為G1。

2.按(五)diyi款要求操作，調(diào)節(jié)增益以1dB的差值量衰減增益，直到三個人工缺陷信號全部低于顯示器上滿度的50%。此時增益值為G2。則周向靈敏度差按公式(5)進(jìn)行計算。

△=G1?G2         (5)

式中：△——周向靈敏度差，dB。

G1——人工缺陷Z小值，dB。

G2——人工噪聲Z小值，dB。

(八)信噪比校準(zhǔn)

將探測器放置在標(biāo)準(zhǔn)試件上無人工缺陷的部位，使探測器軸線與試件表面垂直。探測器ZX距試件邊緣和人工缺陷距離不小于10mm。設(shè)置渦流探傷儀的頻率、相位、顯示器X、Y軸為0，然后將探測器勻速掃過0.5mm深的人工缺陷，并調(diào)節(jié)增益，使之人工缺陷信號滿度為1**%。將探測器移動到標(biāo)準(zhǔn)試件0.2mm深的人工缺陷處，讀出顯示器的變化量Si(i=1、2、3)；再將探測器移動到標(biāo)準(zhǔn)試件無缺陷處移動，讀出顯示器的變化量Ni(i=1、2、3)；分別測量3次，取平均值S、N，則信噪比按公式(6)進(jìn)行計算。

R=S/N         (6)

式中：R——信噪比。

S——信號值，%。

N——噪聲值，%。

(九)線性偏差校準(zhǔn)

將標(biāo)準(zhǔn)試件同心均勻穿過探測器ZX，調(diào)節(jié)增益使單孔人工缺陷信號為顯示值的1**%，以4dB量衰減增益(其增益的理論值分別為63.1%、39.8%、25.1%、15.8%、10.0%)，每衰減增益測量3次，取其平均值按LiR，按公式(7)計算線性偏差值。

ΔL=LiR-Li        (7)

式中：ΔL——線性偏差值，%。

LiR——各衰減增益平均值，%。

Li——各增益的理論值，%。

i——增益理論值，取1、2、3、4、5、6分別表示1**%、63.1%、39.8%、25.1%、15.8%、10.0%增益的理論值。

渦流探傷儀檢測方法科學(xué)合理，各項指標(biāo)評價結(jié)果基本符合儀器的設(shè)計性能及計量性能要求。校準(zhǔn)間隔建議為1年，首次使用前和修理后應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保渦流探傷儀檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。本渦流探傷儀的校準(zhǔn)方法或有不完善之處，敬請各位專家、同仁探討指正。