涡流探头选择信息

选择合适的涡流探头对检测的成功至关重要。这里为您提供一些有用的信息，以帮助您做出正确的选择。

绝对式探头（单线圈探头）

早期的涡流仪器与单线圈探头一起操作，这种探头经缠绕处理具有一个特定频率值。许多较新型号的涡流仪器在保留了这种广受用户欢迎电路的同时，还加入了更多复杂的功能。在使用这些探头时，还需要一个平衡线圈；平衡线圈可以从涡流仪器内部设置，或者通常位于探头外壳、电缆连接器或单独的适配器中（见图1）。

图1

当探头电感值与平衡线圈的值不够接近时，就会出现问题，导致仪器不能正确平衡。其结果是性能差（噪声或不敏感），或者根本没有响应（信号饱和）。

桥式类型探头

在这种配置中，探头线圈位于一个电气“桥”中（参见图2）。仪器对电气桥进行平衡，平衡上的任何变化都会显示为信号。在这种布置中，同一个线圈产生涡流，并探测由缺陷（或任何其他变量）引起的阻抗变化。几乎所有仪器都可以使用这种类型的线圈布置进行操作。

图2

反射型探头

这类探头又称为发送-接收探头或驱动-拾波探头。在这种配置中，涡流由连接到仪器振荡器（驱动器）的线圈产生。探头接收的返回信号由被称为拾波器的独立线圈探测到（参见图3和图4）。所有新的阻抗平面仪器和许多旧型号仪器都能在桥式和反射模式下工作。如果您有疑问，请给制造商或给我们打电话。

图3

图4

桥式还是反射式？

这是那些希望为检测选择合适探头的人常问的问题。答案是“看情况。”让我们来考虑一下这两个系统。

增益：反射式探头会有较高的增益，特别是当它们被“调谐”到特定频率时，但通常平均差值约为6分贝。诚然，这样做可以使信号增益增加一倍，但如果考虑到仪器能够很容易将增益提高到这种水平，那么这点就没有那么重要了。不过，在关键应用中，这种在增益上的提高很受欢迎。

频率范围：反射式探头不需要平衡驱动线圈和拾波线圈。这意味着它们可以提供更宽的频率范围。只要驱动线圈产生涡流，拾波线圈就会探测到涡流，并显示信号。在某些频率上可能不会提供很好的信息，但探头仍在操作!

以前桥式探头通常在老式仪器中提供有限的频率范围，因为它们必须使用其他臂（X和R控制）来平衡电气桥。在现代仪器中，电气桥通常由固定的精密电阻器或内部的固定变压器构成。以这种方式探测到的信号通过电子方式进行处理，而无需任何“机械”调整，这意味着可在更宽的频率范围内具有更强的平衡能力。

漂移：探头漂移主要由线圈在温度上的变化引起。这可能是由于环境温度的变化或振荡器电流产生的热量引起，或两者兼而有之。

要减少漂移，可优化某些设计参数，比如：线径和铁氧体的选择，而选用反射式探头通常能更有效地解决这个问题。

在反射式探头中，驱动线圈的电流不会流通到拾波器线圈；事实上，从样件接收到的返回磁场通常要小得多，因此，流通到拾波器的电流也会减少。大多数探头类型（笔式、点式、环状、螺栓孔等）可被制成桥式或反射式。请记住，反射式探头几乎总是更难制造，因此价格更贵些。

绝对、桥式和差分式探头

有关这三种探头存在一定的混淆。当信号显示为上下波动或8字形轨迹时，很多用户会把探头称为“差分式”。这是两个线圈依次感应到缺陷而生成的信号。当两个传感线圈都在探头表面时，它们会对提离进行补偿，因此看不到提离线（参见图5）。

图5

相比之下，绝对或桥式探头的信号是由单一传感线圈产生的（参见图1到图4），即一条单一向上运动的轨迹，以及近乎水平的提离线。也有人会简单地把线圈连接方式不同的（如：在桥式电路中）探头称为“差分式”。这种定义的问题是，探头在反射系统中以及使用两个拾波线圈时（如大多数由扫查器驱动的螺栓孔探头）都可以不同方式连接。在这种情况下，两个拾波线圈的位置彼此靠近，并包含在同一个驱动线圈中（参见图6）。

图6

消除这种混淆的好办法通常是根据需要将探头定义为绝对式、桥式、反射式、桥式差分式或反射差分式。根据显示的信号定义探头更有意义，因为这才是真正重要的，并没有多少人关心线圈的内部连接方式。

屏蔽和非屏蔽探头

探头通常有屏蔽式和非屏蔽式两种，但是，现在对屏蔽式探头的需求越来越多。

屏蔽性能将线圈产生的磁场限制在探头的物理尺寸范围内。屏蔽层可以由各种材料制成，但最常见的是：铁氧体（如氧化铁制成的陶瓷）、Mumetal（一种镍铁合金）和低碳钢。铁氧体是最好的屏蔽材料，因为它们为磁场提供了一个简单的路径，但导电性较差。这意味着屏蔽层本身的涡流损耗很小。虽然低碳钢的损耗较多，但是由于其易于加工，在无法获得一定尺寸或形状的铁氧体时，被广泛用于点式探头和环形探头中。由于Mumetal可被制成薄片，有时会用于笔式探头中；然而，其效果不如铁氧体。

屏蔽功能有多个优点：首先，可允许在几何形状发生变化的附近区域（如边缘）使用探头，而不会给出错误的缺陷指示；其次，可允许探头接触铁质紧固件头，而不会产生过多干扰；最后，可以探测到较小的缺陷，因为可将较强的磁场集中在较小的区域。

而非屏蔽探头由于磁场较大，其穿透力会更深些。他们对提离的容忍度也略高。建议使用非屏蔽探头对黑色金属材料（钢）进行检测，以探测到表面的裂纹，特别是与仪表仪器一起完成的检测。原因是由于敏感区域较小，仪表的响应速度太慢，无法以正常扫查速度显示屏蔽探头的信号。

适配器

如果探头的连接器与仪器上的接口类型不同，则需要使用适配器将探头连接到仪器。适配器由两个不同的连接器组成，连接器接合和连线的方式要根据需要与输入和输出接口相匹配。适配器的外壳一般较为短小，可放置在仪器的输入接口处。有时，也会提供与探头上的连接器相匹配的“电缆适配器”。根据仪器的接线情况，同一个适配器可用于桥式和反射式两种探头。在其他情况下，则需要有两个不同的适配器，或需要使用可切换型适配器。