D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1998.02.038 第20卷第2期 北京科技大学学报 Vol.20 No.2 1998年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.1998 接触电位差法固定探头式金属表面探伤装置 吴并臻)王俊然)铃木昭) 1)北京科技大学信息工程学院，北京1000832)日本神奈川大学工学部 摘要介绍了接触电位差法固定探头式无损探伤装置的结构，工作原理，测量电路及其频率特性 试验结果表明：该装置对局部狭窄的金属表面发生的龟裂或动态疲劳损伤过程中或初期的探测 是有效的. 关键词接触电位差法；固定探头；无损探伤 分类号TP216 目前，在材料的无损探伤方法中，放射线和超声波法主要用于材料内部缺陷的检出，而金 属表面上产生的龟裂或疲劳损伤的检出主要采用电涡流、磁粉、浸透剂以及接触电位差法， 在接触电位差法回转探头式机械扫描探伤装置的基础上，对固定探头电路切换等价扫描探 伤装置进行了研究和实验，并取得了良好的效果.回转探头式机械扫描探伤装置主要用于金 属表面较为平整宽阔的场合；而固定探头探伤装置则用于金属表面较为狭窄不规则的场合； 两者并用，则可对各种形状的金属材料或制品的表面进行无损检测 值得注意的是，采用接触电位差法的探伤装置，只适用于拉伸、压缩、扭曲应力作用下的 金属材料表面的探伤，即在金属表面发生龟裂或损伤的动态过程中或发生的初期阶段，探伤 才是可能和有效的 1检测原理 不同的金属具有不同的功函数(work function),而且同一种金属的表面清洁与否，疲劳 损伤与否，其功函数也是不同的.例如表面清 洁的金属铝的功函数为4.25eV,而在其表 面有水吸附的场合下，功函数将减少1.4eV, 在其表面有氧化层覆盖的场合下功函数将增 加，A1,0,的功函数为4.7eV. 根据这一物理现象，如果使2种功函数不 同的金属进行电的（欧姆）接触时，功函数小的 金属中的电子将向功函数大的金属表面移动， 产生正负电荷积累，当二者间形成电位差等于 两金属功函数的差的时候，即达到了平衡状 态，这个电位差称为接触电位差.如图1所示， 围1接触电位差示意图 1997-07-25收稿 吴并臻男，50岁，副教授第 卷 年 第 期 月 北 京 科 技 大 学 学 报 女 · 接触 电位差法 固定探头式金属表面探伤装置 吴并臻 王俊然’ 北京科技 大学信息工程学 院 ， 北京 铃木 昭 日本神奈川大学工学 部 摘要 介绍 了接触 电位差法 固定探 头式无损探伤装置 的结构 ， 工作原理 ， 测量 电路及其频率特性 试验结果 表 明 该装置 对局 部狭窄的金属 表面 发生 的龟裂 或动态疲劳损伤过程 中或初期 的探测 是有效的 关健词 接触电位差法 固定探头 无损探伤 分类号 目前 ， 在材 料 的无损 探 伤方 法 中 ， 放射线和超 声波法 主要 用 于材料 内部缺陷的检 出 ， 而金 属 表 面 上 产 生 的 龟 裂 或 疲 劳损 伤 的检 出主要 采 用 电涡流 、 磁 粉 、 浸 透 剂 以及 接触 电位 差 法 在接触 电位差 法 回转探头式机械 扫描探伤装置 的基 础上 川 ， 对 固定探 头 电路切换等价扫描探 伤装置 进 行 了研究 和 实验 ， 并 取 得 了 良好 的效果 回转探头式机械扫描探伤装置 主要 用 于 金 属表 面 较为平 整 宽阔的场合 而 固定探 头探伤装置则用 于 金 属表面较为狭窄不规则的场合 两者并 用 ， 则可 对各种形 状 的金 属材料 或制 品的表面进行无损检测 值得 注 意 的是 ， 采用 接触 电位 差 法 的探 伤装置 ， 只 适 用 于 拉伸 、 压缩 、 扭 曲应力作用 下 的 金 属 材 料 表 面 的探 伤 ， 即在 金 属 表 面 发 生 龟裂 或 损伤 的动态过程 中或发生 的初 期 阶段 ， 探伤 才是 可 能 和 有效 的 检测原理 不 同的金 属具 有不 同 的功 函数 ， 而 且 同一种金 属 的表 面清洁与否 ， 疲劳 损 伤 与否 ， 其 功 函 数 也 是 不 同的 例 如 表面 清 洁 的 金 属 铝 的 功 函 数 为 ， 而 在 其 表 面有水吸 附的场合下 ， 功 函数将减 少 ， 在 其表 面 有 氧 化 层 覆 盖 的 场合下 功 函数将 增 加 ， ， 的功 函数 为 根 据这 一 物理 现象 ， 如果 使 种功 函 数不 同的金 属进行 电的 欧姆 接 触 时 ， 功 函数小 的 金属 中的 电子将 向功 函数大 的金属 表 面 移动 ， 产生 正 负 电荷积累 ， 当二 者 间形成 电位差等于 两 金 属 功 函 数 的 差 的 时候 ， 即 达 到 了平 衡状 态 ， 这 个 电位 差 称 为接 触 电位 差 如 图 所示 ， 一 一 收稿 吴 并臻 男 ， 岁 ， 副教授 夏 图 接触电位差 示意图 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1998．02．038