著(zhù)名的麥克斯韋電磁方程組是宏觀(guān)電動(dòng)力學(xué)的基本方程組。它用數學(xué)的方式揭示了電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的聯(lián)系和它們所服從的規律，因此，是討論宏觀(guān)電磁現象的理論基礎，也是對渦流檢測問(wèn)題進(jìn)行理論分析的基本工具。

本文，簡(jiǎn)略介紹渦流檢測探傷機所涉及的電磁基本理淪，對渦流檢測中麥克斯韋方程組求解的有關(guān)問(wèn)題作沾些必耍的說(shuō)明，并通過(guò)典型的物理模型介紹求解渦流方程的常用方法，以便為進(jìn)一步討論渦流檢測的基本原理打下必要的理論基礎。

第一節渦流檢測概述

由于電磁感應，當金屬處在變化右的磁場(chǎng)中或相對于磁場(chǎng)運動(dòng)時(shí)，金屬體內會(huì )感生出呈旋渦狀流動(dòng)的電流，稱(chēng)為渦流。

渦流在金屬體內流動(dòng)時(shí)，由于金屬存在電阻，便會(huì )產(chǎn)生愣次——焦耳熱。工業(yè)上利用這種熱效應制成高頻感應電爐來(lái)冶煉金屬。高頻感應電爐實(shí)際上是一個(gè)外緣繞有線(xiàn)圈的坩鍋。當線(xiàn)圈同大功率的高頻交流電源接通時(shí)，載流線(xiàn)圈會(huì )激發(fā)很強的高頻交變磁場(chǎng)，這時(shí)，放在坩鍋中待治煉的金屬便產(chǎn)生渦流，渦流加熱金屬直至熔化。

渦流產(chǎn)生的熱有時(shí)也非常有害，例如在電機和變壓器中采用整體鐵芯，當線(xiàn)圈通過(guò)交變電流時(shí)，該鐵芯就會(huì )產(chǎn)生渦流。渦流產(chǎn)生的熱在介質(zhì)或空氣中散失，這不僅白白損耗了大量的電能（叫做渦流損耗），而且設備本身也容易損壞。因此，為了減小渦流損耗，通常在變壓器或電機中均采用迭合的涂有絕緣漆的硅鋼片來(lái)代替整體鐵芯。

在另外一些場(chǎng)合，我們還可以利用渦流產(chǎn)生的阻尼作用。如果把金屬做成的擺放在電磁鐵的兩個(gè)磁極之間，當電磁鐵線(xiàn)圈中不通過(guò)電流時(shí)，金屬的擺動(dòng)要經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間才會(huì )停下來(lái)，一旦電流接通，金屬的擺動(dòng)便會(huì )迅速停止，這就是渦流的電磁阻尼作用。在許多電磁測量?jì)x表中安裝的使指針擺動(dòng)迅速穩定下來(lái)的阻尼器，以及電氣火車(chē)使用的電磁制動(dòng)器等都是利用類(lèi)似的電磁阻尼效應。

渦流檢測探傷機是渦流效應的另一項重要應用。它的基本原理可以描述為，當載有交變電流的檢測線(xiàn)圈靠近導電試件時(shí)，由于線(xiàn)圈磁場(chǎng)的作用，試件中會(huì )感生出渦流。渦流的大小，相位及流動(dòng)形式受到試件導電性能等的彩響，而渦流的反作用磁場(chǎng)又使檢測線(xiàn)圈的阻抗發(fā)生變化，因此，通過(guò)測定檢測線(xiàn)圈阻抗的變化，就可以引出被測試件的性能及有無(wú)缺陷的結論。

渦流檢測探傷機不需要改變試件的形狀，也不會(huì )影響試件的使用性能，因此，是一種無(wú)損地評定試件有關(guān)性能和發(fā)現試件存無(wú)缺陷的檢測方法。

渦流檢測探傷機只適用于能產(chǎn)生渦流的導電材料。同時(shí)，由于渦流是電磁感應產(chǎn)生的，在檢測時(shí)，不必要求線(xiàn)圈與試件緊密接觸，也不必在線(xiàn)圈和試件間充填耦合劑，從而容易實(shí)現自動(dòng)化檢驗，對管、棒、絲材表而缺陷的檢測有很高的速度和效率。

渦流檢測探傷機能對代表試件性能的多種參數作出反應，因此，是一種多用途的試驗方法。然而，在檢測中對多種參數的敏感反應,會(huì )使與檢測要求無(wú)關(guān)的參數也引起明顯的位號,從而鉿試驗結果帶來(lái)干擾信號，這就要求在檢測時(shí)，采用各種有效措施來(lái)消除干擾因素的影響，以保證檢測的可靠進(jìn)行。

對試件中渦流產(chǎn)生影響的主要因素有，金屬物體的電導率和磁導率，被試驗物體的尺寸和形狀、線(xiàn)圈和被試驗物體間的間隙大小、試驗物體上的缺陷等。很顯然，上述影響因素使渦流試驗可以應用于多個(gè)不同的領(lǐng)域。

渦流法可以用來(lái)測量非磁性金屬表面層的電導率，也可以用來(lái)檢驗與電導率數值有對應關(guān)系的性能，如化學(xué)成分和組織狀態(tài)等。因此，渦流檢測可以成功地用于按牌號分選合金，拴驗材枓熱處理質(zhì)量及機械性能等。

試件的渦流與被檢驗的捧材的直徑、管材的壁厚及薄板材的厚度有關(guān)，所以，渦流檢測可以用來(lái)測量這些量。同時(shí)，檢測線(xiàn)圈與金屬間的距離對渦流也有影響，因此，也可以利用渦流法來(lái)檢驗金屬表面非導電覆蓋層的厚度以及小的空間間隙的大小（如導電旋轉軸的徑向振動(dòng)及軸向位移等）。

渦流探傷機也是一項重要應用。不僅對于導電材料表面上或近表面的裂紋、孔洞以及其它類(lèi)型的缺陷，渦流探傷具有良好的檢測靈敏度。而且,還可以發(fā)現于薄的油漆層或涂層下的這些缺陷，

渦流法在科學(xué)研究實(shí)踐中也有廣泛的應用。例如可用來(lái)探索合金中固溶體分解的動(dòng)力學(xué)；研究在各種熱處理和機械加工規范下的合金變化；探討腐蝕或疲勞的發(fā)展過(guò)程；以及應用于帶有裂紋的試樣或零件的壽命研究等。

值得注意的是，由于感生渦流滲入被檢試件的深度與試驗頻率的平方根成正比，這個(gè)深度不大，因此，渦流檢測通常被認作是一種檢測表面或近表面質(zhì)量的無(wú)損檢測技術(shù)。它所常用的試驗頻率范圍為幾赫芝至幾兆赫（特殊的可高達上百兆）。

此外，由于高溫下的導電試件仍然具冇導電的性質(zhì)，而渦流檢測又不受材枓溫度的影響，因而可以對高組狀態(tài)下的導電材料進(jìn)行檢測，如熱絲、熱線(xiàn)、熱管、熱板。允其重要的是加熱到居里點(diǎn)以上的鋼材消徐了磁導率的影響，可以象非磁性金屬那樣，用渦流法進(jìn)行探傷、材質(zhì)試驗以及板厚、管壁厚或覆蓋膜層厚度的測量。

在工業(yè)生產(chǎn)中，渦流檢測探傷機能廣泛地應用于各種金屬制件（如管、棒、線(xiàn)、板、坯材及各種機械零件等〉和少數非金屬導電材料（如石墨、碳纖維復合材料）裉據檢測目的的不同，可以應用于成品檢驗、工藝檢驗、維修撿驗等各個(gè)工藝或質(zhì)量管理環(huán)節。