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无损检测解决方案

探头类型及其用途

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笔式表面探头

这类探头通常用于探测表面上的裂纹,也称为高频涡流探头(HFEC)。探头中有一个小线圈,可以做成屏蔽式或非屏蔽式。大多数探头为绝对型,虽然也可以将平衡线圈内置到探头本体中,以确保优质平衡性能,并增加频率范围。有许多类型可供选择,以满足各种要求;这些探头分平直型和角度型两种样式。探头还配有可根据不同形状进行调整的柔性轴。

所设计的笔式探头可在不同的频率下工作,主要取决于待测材料。检测铝材时,常用100 kHz频率;也可使用200 kHz或更高的频率,这取决于平衡线圈和所用仪器。较高的频率会提供更好的提离角度,尽管当探头接近500 kHz时,会对提离更加敏感,而且不会穿透到材料很深的位置。因此,一般情况下,最好保持较低的频率。

在寻找起源于另一侧、且正在扩展、但尚未破坏表面的第一层中的裂纹时,通常使用低于100 kHz的笔式探头(在探测包层蒙皮中的裂纹时更是如此)。频率在20 kHz到50 kHz之间的探头,可以穿透包层,并探测到长度只有壁厚50%的裂纹缺陷。某些标准的100 kHz探头可以在50 kHz下运行,前提是已经通过使用更高的增益进行了补偿;不过,最好使用设计为较低频率的探头,即使这种探头的直径稍微大一些。

在检测低导电性材料时,如钛或不锈钢,需要选择1 MHz ~ 2 MHz的频率,以提高探测表面破损裂纹的灵敏度和相位角。磁钢对频率的要求并不挑剔;不过,频率为1 MHz或2 MHz时检测结果通常很好,磁导率变化也更小。当材料为镀镉时,为尽量减少其影响,需要使用更低的频率;有时25 kHz到50 kHz的频率最为合适,虽然所需探头直径较大。

表面点式探头

这种探头也称为低频涡流探头(LFEC),用于在低频下探测近表面的裂纹和/或腐蚀情况。探头的频率在100 Hz以上(以穿透较厚的结构),有屏蔽式和非屏蔽式两种类型。屏蔽式探头更受欢迎,因为它们将磁场集中在探头的下方,避免了边缘和其他结构的干扰;不过,它们对小缺陷更敏感。反射型探头由于具有较低的漂移和通常较高的增益,也被广泛使用于要求较高的应用中。加载了弹簧的探头在需要时有助于保持恒定的压力,例如在需要了解电导率差异而进行的抽测中。

环形/圈形探头

这种探头与表面点式探头类似,只是其中心被扩大并做成一个孔,以将被测紧固件头/孔放于其中。由于紧固件/孔的交界面有助于提高穿透力,因此环形探头对裂纹更为敏感。这点在检测铁质紧固件时表现得更为明显,不过,磁导率的变化也会带来问题。探头内径(ID)是较为重要的尺寸,应选择略大于紧固件头的内径尺寸。外径(OD)通常不重要,但不应与其他紧固件头重叠。探头高度不重要;但是,在狭小空间进行检测时,可使用特制的低剖面探头,这种探头的检测线圈和平衡线圈分开放置,以进一步降低探头高度。

螺栓孔探头

螺栓孔探头用于在取出紧固件后检测螺栓孔的内壁。这种探头分为以下两组:

手动操作,套筒可调。将探头放入到适当的深度,并以手动方式旋转。手动螺栓孔探头使用的典型线圈配置是绝对式、桥式和桥式差分式。

旋转扫查器。 制造这类探头的目的是与各种现有的扫查器配套使用,并提供优质覆盖范围和较高的检测速度。旋转扫查器探头通常使用反射差分线圈配置,因为差分线圈对交界面不太敏感,并可更好地探测到缺陷。反射模式用于尽量提高增益,提供更宽的频率范围,并在很大程度上减少可能因为探头高速旋转产生的热量而引起的漂移。

其他螺栓孔检测探头

低频螺栓孔探头。用于透过轴衬检测螺栓孔;这种探头的设计中含有低频线圈。这些探头使用的线圈与表面点式探头类似;由于线圈尺寸较大,通常仅限于检测直径较大的螺栓孔。

埋头孔探头。这类探头适用于检测头部形状特殊的紧固件所用的螺栓孔的入口。探头可以手动方式操作,也可与旋转扫查器配套使用;其线圈配置与标准螺栓孔检测用的线圈配置相同。如果需要检测的螺栓孔数量众多,则与旋转扫查器配套使用的方式可以更快地完成检测。

大直径旋转扫查器探头

多年来,一直都是使用手动螺栓孔探头对大直径孔进行检测。原因是现有的探头设计过于笨重,且在自由旋转时无法保持平衡,因此不能与标准的手持式旋转扫查器配合使用。手动扫查和步进不仅速度慢,而且难以保证完全覆盖需要检测的区域。此外,大螺栓孔往往位于较厚的工件中,这意味着需要进行大量的扫查才能覆盖整个厚度。

新型大直径探头的设计目的是为了尽量减轻重量并优化机械平衡性能。这样,功率相对较小的旋转枪就可以驱动这种探头,而不会出现过大的速度降低和抖动情况。直径超过50毫米的探头已经成功通过测试。直径可调的探头类型可将探头设置为适当的直径,以防止摩擦过大,并且不会失去对小缺陷的敏感性。

注释

  1. 并不是所有手持式扫查器的功率都一样,直径较大的探头需要更大的功率,否则检测结果会不可靠。如果对您的旋转扫查器有疑问,请给我们打电话,我们会给您提供建议。

在检测大直径螺栓孔时,线圈电流在缺陷上的移动速度较快。这会改变信号的持续时间,也意味着仪器中的滤波器设置可能需要重新设置为更高的值。通常可以降低缓慢变化变量影响的高通滤波器(HPF),如椭圆度(提离变化),将不会那么有效,因此需要增加设置的频率,例如,将100 Hz提高到200 Hz或更高。低通滤波器(LPF)可能会切掉部分缺陷信号。为了避免这种情况发生,也需要尝试增加设置的频率,如:将200 Hz增加到500 Hz或更高。带通滤波器(BP)是两者的结合,会出现在一些仪器中。它们也需要重新设置,增加频率值。要对滤波器不断进行调整,以获得合适的信噪比。有些仪器可能没有足够的过滤器设置,无法充分利用大直径探头的优势。

特殊探头

有许多探头类型是根据客户特殊的要求而定制的。请将您的应用图纸或草图发送给我们,我们将为适合检测您工件的特殊涡流探头报价。

故障排除

在操作探头的过程中遇到困难时,建议做一些简单的测试。

  1. 核查工作频率是否处于探头额定的频率范围内。如果探头没有正确平衡,仪器可能会进入“饱和”状态。这点很容易验证。如果提离和缺陷(或边缘)产生的信号叠加在一起,则不会产生相位角,说明已经出现饱和情况。频率可能太高,或者探头的检测线圈和平衡线圈的频率值不一样。尝试降低探头的驱动电压。请注意,有些仪器可以提供非常高的输出值,而这些输出值对于某些探头来说可能过高。

试着移动电缆,特别与连接器或探头主体连接的位置,因为这些是较为薄弱的点。如果操作时断时续,则需要更换电缆。此外,可能需要清洁连接器的触点。硅喷剂或电气触点清洗剂通常会有所帮助。

如果信号点不动,或者信号太小和/或失真,则需查看滤波器设置。现在很多仪器都提供一系列的“高通”和“低通”滤波器。这些滤波器都非常有用,但是如果设置不正确,则会造成各种影响。

高通滤波器(HPF)始终会将信号点置于平衡点上,而且在高设置下(如用于旋转扫查器的设置),会使平衡点上的信号点显示为静态。在手动操作时,需将高通滤波器设置为关闭(或0 Hz)。

低通滤波器(LPF)会使显示速度视情况而定。手动检测的适当设置通常是100 Hz,但如果信号过于嘈杂,则可能需要降低这一设置。如果是这样,则要在不减小信号大小的情况下,使扫查速度保持在足够低的水平。

  1. 检查探头的检测面。检测面可能会损坏或磨损。注意有无电线裸露或其他损坏。尽可能在探头表面使用铁氟龙(Teflon)胶带。这样做可以减少探头的磨损,还可防止接触到铁氧体,而铁氧体往往会产生噪声。

在使用旋转扫查器探头时通常会出现高信噪比,此时,插入一小块海绵或泡沫橡胶以增强线圈与螺栓孔内表面的接触是一种有效的做法。这种技术可以大大降低噪声,并提高灵敏度。

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