涡流检测分析信号时，一些初学者很容易形成一个直觉：缺陷越大，失去的金属越多，信号幅值就越大。
这个经验在一定条件下有用，却不能当成通用规律。一个简单的反例是裂纹：它的开口很窄，缺失金属的体积可能很小，却能产生明显的涡流信号。
问题的关键，在于仪器并不直接测量缺陷体积，而是感知缺陷引起的电磁变化。
一、屏幕上的信号，是怎样产生的？
给探头线圈通入交流电，线圈周围就会产生交变磁场。导电材料进入这个磁场后，内部会感应出闭合流动的电流，也就是涡流。
涡流又会产生自己的磁场，反过来影响线圈。可以把线圈与材料理解为相互耦合的两个部分：线圈影响材料，材料也反过来影响线圈。
当材料中出现缺陷，电流原有的流动路径受到影响，分布随之改变。反作用磁场、电磁耦合和损耗也会变化。
对自发自收的阻抗式探头，这些变化表现为线圈电阻和电抗的变化，即ΔZ＝ΔR＋jΔX；对独立接收线圈，则主要表现为感应电压的变化。仪器把这些变化转换成我们看到的信号。[1]
**从缺陷到幅值，中间隔着“电流重新分布”和“探头感知”两个重要环节。**后面可以借用“两只线圈怎样对齐”的直观方法，理解第二个环节。
二、裂纹为什么“小体积、大作用”？
想象一条路上出现了一道很窄的围挡。围挡本身占地不大，但如果它横在主要通道上，车辆就需要绕行，周边交通也会受到影响。
裂纹对涡流的作用，有些类似。当裂纹面横截局部电流，而且裂纹两侧难以导电连通时，电流就需要从裂纹侧端、底部或其他可导电路径绕过去。
这时，发生变化的不只是裂纹开口占据的那一点空间，周围一定范围内的电流分布也受到影响。
**缺失体积很小，不代表对电流路径的改变很小。**裂纹的长度、深度和方向，可能比开口宽度更能决定它是否形成明显障碍。但真实裂纹若存在接触、金属搭桥等情况，电流仍可能部分跨过裂纹，响应也会改变。
所以，应当说“细小裂纹可以产生大信号”，而不能说“裂纹信号一定大”。
三、比体积更值得先看的，是方向和位置
同一条裂纹，如果裂纹面横截主要电流路径，通常更容易产生明显扰动；如果近似顺着电流，阻碍作用可能小得多。
这里说的是裂纹面与感应电流方向的关系，不能简单替换为“裂纹与扫描方向”。探头不同，电流分布也不同。
位置也很重要。挡在电流较强的区域，与挡在电流较弱的区域，效果自然不同。在常见表面涡流检测中，电流密度通常随深度增加而减小，因此相同尺寸的缺陷，埋藏位置不同，响应也可能明显不同。[1]
但电流变化明显，只完成了第一步。接下来还要看：探头能不能有效感知这部分变化？
四、接收线圈怎样摆？先把两个“圈”对上
如果中间的磁场变化不容易想象，可以先把材料中的局部涡流回路，当成另一只没有实体导线的线圈。它与探头之间的作用，可以借用两只线圈之间的互感来理解。[3]
对于一个近似平面、单一主导的局部回路，先考虑环面平行、中心对齐、距离较近，就像把两只圆环上下叠放。
“电流绕成什么样的圈，就用一个朝向相近的线圈去感知它。”
这里配合的是两个“圈”的环面，不能理解成“让线圈轴线顺着某一段电流”。仅知道一小段电流向哪里流，还不足以确定最佳布置。
讨论缺陷响应时，口诀还要补半句：对齐受缺陷影响的电流回路，并让线圈的敏感区域覆盖电流改变明显的位置。
图中，A表示朝向与位置相配；B偏离主要扰动区；C虽然中心对准，环面却转过了90°。对所画的单回路模型，A更有利于感知变化。
不过，实际缺陷可能扰动多个回路，各部分响应还会叠加或抵消。我们关心的是有、无缺陷之间的差别，不能把“背景耦合强”直接等同于“缺陷幅值最大”。因此，这个口诀用于直观理解和初选布置，最终位置仍需结合校准或扫描确定。
从磁通角度看，在同一近似均匀交变磁场中，其他条件相同时，小型空心线圈的轴线与变化磁场方向平行，接收幅值最大；垂直时，理想响应为零。轴线就是垂直于线圈环面的方向。[4]
五、怎样理解“电流拦截面”？
借用超声检测的经验，可以建立一个直观印象：在其他条件相近时，反射面朝向声束的方式和有效反射面积，会影响回波。
理解涡流时，也可以暂时把某一区域的电流想成一股“流”：缺陷对垂直于当地电流方向的通道形成越明显的阻碍，就越可能造成明显扰动。
但这个类比只帮助理解方向，不能直接计算幅值。涡流会闭合、绕流，接收时还存在相位叠加与抵消。
**“拦截面”帮助我们理解缺陷怎样改变电流；“两个圈对齐”帮助我们理解探头怎样感知变化。**两者合起来，比单看缺陷体积更接近检测过程。
六、为什么体积越大、幅值越大的经验又经常有效？
因为在同一类缺陷中，体积增加往往伴随长度、深度或受影响范围增加。只要材料、方向、位置、探头和频率等条件接近，幅值就可能随之增大。
例如，对一组形状相似的人工缺陷，尺寸逐步增大时，通常也有更多有效电流路径受到影响。但不能据此把人工孔、槽、腐蚀和真实裂纹放在一起，按缺失体积直接换算幅值。
而且，缺陷继续加深或变长后，如果新增部分已处于电流较弱或探头不敏感的区域，幅值增长可能趋缓。
大范围、缓慢变化的减薄，虽然金属损失不少，但两个差动线圈的响应可能很接近。相减以后，输出反而较小。这也是管材检测中需要结合绝对与差动通道的原因之一。[2]
七、看到大幅值，应该怎样判断？
先确认比较条件是否一致：探头、频率、增益、提离、通道，以及测量的是信号模值、某一轴分量还是峰峰值。条件不同，屏幕上的“高低”就不宜直接比较。
随后，结合相位、波形、空间分布和适用的对比试样判断。幅值很有价值，但单凭幅值，不能直接得出缺陷体积、最大深度或严重程度。
分析时，可以连续问三个问题：缺陷怎样挡住电流？挡在什么位置？接收线圈能否匹配并覆盖主要变化区域？
把这三个问题想清楚，“细小裂纹为什么也能有大信号”，就不再难以理解。
涡流幅值可以与缺陷体积相关，但它首先是缺陷、电流分布和探头共同作用的结果。
参考资料
[1] FHWA. Eddy Current Testing (ECT), InfoTechnology.
https://infotechnology.fhwa.dot.gov/eddy-current-testing/
[2] IAEA. Eddy Current Testing at Level 2. Training Course Series No. 48, 2011.
https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TCS-48\_web.pdf
[3] OpenStax. University Physics Volume 2, 14.1 Mutual Inductance.
https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/14-1-mutual-inductance
[4] OpenStax. University Physics Volume 2, 13.1 Faraday’s Law.
https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/13-1-faradays-law