Вихретоковые методы основаны на анализе внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Плотность вихревых токов в объекте зависит от геометрических и электромагнитных параметров объекта, а также от взаимного расположения измерительного вихретокового преобразователя (ВТП) и объекта. В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки (одну или несколько). Синусоидальный (или импульсный) ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки или ее сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно его.

ЭДС (или сопротивление) преобразователя зависит от многих параметров объекта контроля, то есть информация, представляемая сигналом преобразователя, является многопараметровой. Это определяет как преимущество, так и трудности реализации вихретоковых методов (ВТМ). С одной стороны, ВТМ позволяет осуществить многопараметровый контроль; с другой, требуются специальные приемы для разделения информации об отдельных параметрах объекта. При контроле одного из параметров влияние остальных на сигнал преобразователя становиться мешающим, поэтому это влияние необходимо подавлять.

Особенность вихревого контроля в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта контроля. Их взаимодействие происходить обычно на расстояниях достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметра до нескольких миллиметров). Поэтому этими методами можно получать хорошие результаты контроля даже при высоких скоростях движения объектов.

Получение первичной информации в виде электрических сигналов, бесконтактность и высокая производительность определяют широкие возможности автоматизации вихретокового контроля.

Одна из особенностей ВТМ состоит в том, что на сигналы преобразователей практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивное излучение, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами.

Простота конструкции преобразователя – еще одно преимущество ВТМ. В большинстве случаев катушки помещают в предохранительный корпус и заливают компаундами. Благодаря этому они устойчивы к механическим и атмосферным воздействиям, могут работать в агрессивных средах в широком интервале температур и давлений. Небольшие размеры преобразователя позволяют контролировать изделия сложной формы. Некоторые типы ВТП представлены на рисунке 3.8.

ВТМ основаны на возбуждении вихревых токов, а поэтому применяются в основном для контроля качества электропроводящих материалов: металлов, сплавов, графитов, полупроводников. Одним из недостатков ВТМ является малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду. В дефектоскопии с помощью ВТМ обнаруживают дефекты типа несплошностей, выходящих на поверхность или залегающих на небольшой глубине. На рисунке 3.9 показана обобщенная схема вихретокового контроля с использованием накладного преобразователя.

Рисунок 3.8 – Различные типы ВТП:

а – накладные ВТП; б – проходные ВТП; в – комбинированный ВТП; 1 – катушка возбуждения; 2 – сердечник; 3 – измерительная катушка; 4 – объект контроля.

Рисунок 3.9 – Обобщенная схема вихретокового контроля с помощью накладного трансформаторного ВТП

Вихретоковый неразрушающий контроль получил наибольшее распространение при контроле изделий из электропроводящих неферромагнитных материалов.

При контроле изделий из ферромагнитных материалов применяют дополнительные устройства намагничивания объекта контроля, для исключения влияния изменения магнитной проницаемости в объекте контроля на наводимою ЭДС в приемной катушке ВТП. Примеры схем расположения системы намагничивания и ВТП при контроле ферромагнитных объектов контроля представлены на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 – Схемы намагничивания при ВТМ контроля ферромагнитных объектов контроля:

а – при применении в качестве системы намагничивания соленоида и для контроля трансформаторного проходного ВТП; б – при применении в качестве системы намагничивания постоянного магнита и для контроля накладного параметрического ВТП; в – при применении в качестве системы намагничивания колец Гельмгольца и для контроля дифференциального проходного ВТП; 1 – ВТП; 2 – система намагничивания; 3 – объект контроля.