涡流检测-第一章-2012.ppt

绪 论 天津市电力科学研究院 马 崇 E-mail:mach2005tju@ 第1章 绪论 1.1 电磁学的发展 1.1.1 古代磁学和电学的发展 1.1.2 电磁学体系的确立 1.1.3 麦克斯韦电磁场理论的建立 1.2 电磁检测的发展 1.2.1 涡流检测的发展 1.2.2 漏磁检测的发展 1.2.3 其它电磁检测技术的发展 1.3电磁检测的应用与特点 1.3.1 涡流检测的应用与特点 1.3.2 漏磁检测的应用与特点 1.3.3 其它电磁无损检测技术的应用与特点 1.1 电磁学的发展  电磁检测是以材料电磁性能变化为判断依据来对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的一类检测方法，其基本原理是以电磁学的理论为基础的。 电磁学建立和发展的历史过程大致如下： 1、从远古到18世纪中、晚期是电、磁现象的早期研究阶段。在这一时期，以对电、磁现象的观察、实验及定性研究为主。 2、从18世纪晚期到19世纪上半叶，开始了对电磁现象的定量研究，以及电磁感应现象的发现和深入研究。这一阶段的研究开始揭示了电现象和磁现象的本质联系，并逐步建立起电磁学理论体系，使电磁学理论日趋完善。 3、19世纪下半叶，麦克斯韦（J. C. Maxwell）在原有电磁学理论的基础上提出了电磁场的概念并建立了电磁场理论的完整体系，至此，电磁学继牛顿力学之后，经过人们几个世纪的工作，终于在20世纪前叶发展成为经典物理学的重要组成部分。 1.1.1 古代磁学和电学的发展 大约公元前6世纪，古希腊的“七贤”之一，米利都的泰勒斯(Thales)记录了磁石吸铁和摩擦后的琥珀吸引轻小物体的现象。电（Electricity）这个字的起源就来自希腊文的“琥珀”(electron)。但古希腊人对电磁现象的认识仅限于磁石吸铁和摩擦生电，还不知道磁铁的极性和可以存在于电荷之间或磁极之间的排斥现象。 中国古代对磁的认识差不多可以追溯到冶铁业创建之初，而对雷电现象的观察最早可以追溯到殷代的甲骨文和西周铜器上的雷和电二字。 对电现象和磁现象的系统研究直到17世纪才开始。1600年英国医生吉尔伯特（William Glibert）总结了前人对磁的研究，记载了大量实验，周密地讨论了地磁的性质，使磁学开始从经验转变为科学。他关于地磁的实验是划时代的。 在18世纪期间，没有一个物理学分支能像电学一样如此成功地得到发展。 由于富兰克林的贡献，使电学的研究从单纯的现象观察进入到精密的定量描述，使人们开始有可能用数学方法来表示和研究电现象。因此后人把富兰克林称为电学理论的奠基人。 到了1754年，康顿（John Canton）用电流体假说解释了静电感应现象。至此静电学三条基本原理：静电力基本特性、电荷守恒和静电感应原理都已经建立，人们对电的认识已有了初步完整的成果。 然而，建立电学的定量规律的功劳应归功于库仑(Coulomh)的研究成果。 18世纪末，电学从静电领域发展到电流领域，这一飞跃发端于动物电的研究。伏打电堆的发明，提供了产生恒定电流的电源，使人们有可能研究电流的规律和电流的各种效应。从此电学进入了一个飞速发展的时期——研究电流和电磁效应（电磁学）的新时期。 1.1.2 电磁学体系的确立 电磁学起源于1819年著名的电生磁的“奥斯特实验”。奥斯特的发现突破了电学与磁学彼此隔绝的情况，开辟了电学研究史上的新篇章。此后，电磁学的发展势如破竹。19世纪二、三十年代成了电磁学大发展的时期。 首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培（Andre-Marie Ampere），提出了右手定则，提出了一个关于电流使磁体偏斜的方向法则——“安培法则” ，提出了电动力理论和分子电流假说，认为磁在本质上是由于电流的作用，应该说，在电磁学规律的定量表述方面，安培作出了特殊贡献，他在一系列实验和理论研究的基础上得到的普遍的电动力公式，为电动力学奠定了基础。 1821年毕奥（J. B. Biot）和萨伐尔（Felix Savart）通过磁针周期震荡的方法发现了毕奥-萨伐定律。 法拉第对电磁学的贡献不仅是发现了电磁感应，他还在大量实验的基础上构想出描绘电磁作用的“力线”图像，创建了力线思想和场的概念，为麦克斯韦电磁场理论奠定了基础。 法拉第发现电磁感应后不久，又有两项有关电磁感应现象的重大发现问世。一是亨利（J. Henry）发现了自感现象。二是1833年楞茨（H. F. E. Lenz）发现了楞茨定则。此后，1834年，楞茨定义了电动势，指出电磁场会产生作用力来阻止任何试图改变其强度和构造的作用力。电流磁效应的发现，使电流的测量成为可能。 在法拉第力线思想的激励下，汤姆生（J.J. Thomson）对电磁作用的规律也进行了有益的尝试，深