（长庆油田分公司物资供应处（物资管理部）商检所，陕西 咸阳 712000）
摘要：随着我国工业生产技术不断发展，当今螺线管在工业生产中的应用愈加广泛。在螺线管选择过程中，螺线管的电磁等效直径是设计中关键点。这就需要抓住螺线管的电磁等效直径计算原理，以最佳的电磁等效直径来进行涡流检测，确保螺线管在实际应用中的适应性。
关键词：螺线管；电磁等效直径；涡流检测；应用
引言
螺线管在物理学中是指多重卷绕导线，卷绕内部可以是空心形式也可以是金属芯。如果电流通过了导线，则螺线管内部就会生成相应的磁场。螺线管是一种十分重要的元器件。在很多物理试验中都要运用磁场，螺线管也可以用作为电感器。在工程学里，螺线管是一种转换器，能够把能量转化为直线运动。机电螺线管作为一种机电元器件，可以操作气控阀、液压阀。作为工程中十分常见的元器件之一，例如涡流检测当中所使用的探头激励线圈、检测线圈就是螺线管的变形形态。通常情况下，需要确保螺线管或线圈的实用性，不仅仅是要考虑绕线种类、绕线半径，还需要重点考虑线圈的具体匝数。通常情况下，在绕制多层密绕的线圈过程中，想要确定其具体的匝数十分困难。但是在很多情况下，不需要一定掌握线圈的具体匝数，而是通过控制直径线圈即可替代多层线圈的效果。这就让螺线管的电磁等效直径在涡流检测中成为了可能。针对以上几点情况，本文重点通过电磁效应方面来探究螺线管在不同情况下生成的电磁效应直径，同时分析电磁等效直径在涡流检测中的应用。
1、充电螺线管的电磁等效直径以及在涡流中的应用
1.1电磁等效直径确定
对于一种多层密绕空心充电螺线管来说，结合电磁学理论，想要确定其中心产生的磁通密度，需要先确定空气的磁导率、充电螺线管一层线圈单位长度上的匝数、螺线管具体长度、螺线管绕线中的电流、绕线直径、螺线管内径、螺线管外径。而对于相同绕线所制造的同长度单层密绕空心充电螺线管的中心产生的磁通密度则考虑率较少，仅考虑单层充电螺线管绕线中的电流、单层充电螺线管直径。
如果单层充电螺线管中心产生的磁通密度和多层同长度充电螺线管的中心产生的磁通密度相同时，即可确定这两个螺线管具备相同的磁效应，也就是可以确定该单层充电螺线管直径等于具备相同磁效应通常度的充电螺线管电磁等效直径。从另一个方面理解，我们可以将充电螺线管电磁等效直径当做为激磁作用和直径等于其电磁等效直径长度，并和单层充电螺线管励磁作用相等。
1.2充电螺线管电磁等效直径在涡流检测中的运用
通常情况下，在涡流检测过程中都是采用激励线圈，但这种线圈实则就是一种多层充电螺线管。如果被检测的元器件直径相对较大，包括大直径管材、棒材等，则需要让单层与多层螺线管电磁相等，即可得到涡流多层激励线圈电磁等效直径，需要重点关注多层激励线圈层数。涡流探头有多种激励方法，为了能够掌握其中的差异，选择最优的激磁方法，需要对这些激励方法进行深度探究。
（1）电压激励
电压激励也就是给涡流探头激励线圈增加一个幅度恒定的电压，也就是对于不同的探头，其激励电压相等。当今我国大部分涡流仪器都是采用电压激励方法。在合理的激励线圈下，电感计算可以忽略其内部电阻，重点考虑磁场分布不均修正系数、激励线圈总匝数、激励线圈半径。可见，在此类激励方式下，多层激励线圈电磁等效直径永远大于其内径，同时也大于外径。这就可以判定激励磁场存在着严重发散，电压激励法穿过式涡流探头检测大直径棒材、管材不合适。
（2）电流激励
电流激励法就是给涡流线圈上施加一个恒定电流，即使是采用不同探头，也都是采用相同的激励电流。进口涡流仪器多数都是采用电流激励法。在单层线圈单重，可以将其单做一个周期电流且薄壁的圈筒。多层线圈则是周期电流强度且且厚壁的圈筒。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果薄、厚圈筒的周期电流相同，则可以得到电流激励多层线圈电磁等效直径。同时也可以得到电流激励多层激励线圈电磁等效直径与线圈内径、外径之间的关系。通过分析可知，电磁等效直径向要比内径更大，但小于外径。所以如果单层线圈直径和多层线圈电磁等效直径相同的情况下，采用单层线圈不会影响其激励效果。但由于单层线圈直径要大于多层线圈内径，则能够提高涡流探头检测单边间隙，其检测条件也会有所改善。
在以上基础上进一步分析可知，如果单层线圈与多层线圈中的电流相等，则可以成为恒流激励，并得出恒流激励下的多层线圈等效直径。恒流激励方法中，多层激励线圈电磁等效直径不仅小于外径，同时也小于内径。这就导致激励线圈电磁等效直径低于检测件直径。并且激励线圈层数和电磁等效直径成反比。结合电磁理论，检测件所生成的磁场越大、越集中，则时间变化率也会随之增加，这就能够提高涡流检测精度和敏捷度。
2、感应螺线管的电磁等效直径以及在涡流中的应用
感应螺线管实则就是把螺线管放到磁场环境中，并结合电磁感应理论，磁场变化会在螺线管当中生成感应电动势能，如果此时是闭合螺线管或与电路连接状态，则就会在螺线管当中生成感应电流。
2.1电磁等效直径确定
将长度相同的单层、多层密绕螺线管加入到磁场当中，如果两个螺线管同时产生相同的感应动势，即可判定这两个螺线管的电效应相等。此时即可认为单层路线管直径和多层螺线管电磁等效直径相同。假设螺线管磁通密度在相对稳定的磁场当中，磁力线方向是沿着螺线管轴线方向。则即可得到多层螺线管感应电动热，需要重点考虑的参数包括：螺线管一层线圈单位长度匝数、螺线管长度、螺线管绕线直径、螺线管外径、螺线管内径。单层螺线管的电动势要分析线管直径，之后结合上述提出的螺线管电磁等效直径定义即可得到多层密绕感应螺线管电磁等效直径。（需要事先确定螺线管的层数）
2.2感应螺线管电磁等效直径在涡流检测中的运用
在涡流检测当中探头检测线圈实则就是一种特定的感应螺线管，结合磁场感应原理，可以探测出检测件因为电磁感应所引发的多种信号畸变，最终采用线圈阻抗变化、输出电压变化反应信息。通过计算电磁等效直径可知。其线圈电磁等效直径恒大于内径。也就是可以采用直径大于多层线圈内径的单层线圈进行加检测，并且不会影响最终的检测质量。这一点在实际应用十分有益，可以增加检测线圈和检测件之间的单边间隙，极大的改善了检测环境。
在实际检测当中，检测线圈和检测件间单边间隙中最为重要的技术参数就是探头填充系数，通常以线圈直径方均根值表示探头电磁有效直径，需要重点考虑的参数为：检测件横截面积、有效感应面积。但通过实践调查可以发现，如果填充系数差异较大，则相对误差就会随着检测线圈层数增加而增加，这就要求对填充系数展开更加精准的精算，避免出现过大的检测误差问题。
结束语
综上所述，螺线管电磁等效直径在不同的作用下其表达方式也所差异。如果是作用在激励线圈中，则因为不同的激励房还是会产生不同的电磁等效直径，在实际应用中较为灵活。在涡流检测过程中，需要我们结合实际需求确定线圈层数、激励线圈激励方式，这样才能够更好发挥单层线圈的作用，改善检测环境，极大提高了涡流检测效益。
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论文作者:徐金军 陈志刚
论文发表刊物:《知识-力量》2018年11月上
论文发表时间:2018/10/25
标签：螺线管论文; 线圈论文; 直径论文; 涡流论文; 电磁论文; 多层论文; 单层论文; 《知识-力量》2018年11月上论文;