Обнаружение дефектов в металлических деталях вихретоковым методом базируется на законе электромагнитной индукции, по которому переменное магнитное поле возбуждает в них вихревые токи. Последние замыкаются в толще металла и не могут быть использованы для обнаружения дефектов. Поэтому вихретоковый метод основан на наблюдении за процессами, сопутствующими вихревым токам и наряду с этим происходящими вне контролируемой детали. Переменное магнитное поле в контролируемой детали создается намагничивающей катушкой, которая питается от источника переменного тока. Рассматривая вихретоковый метод, следует иметь в виду, что переменное поле, даже при относительно небольшой частоте, проникает только в поверхностный слой детали.
Представим для выяснения сущности вихретокового метода, что плоская накладная катушка находится вдали от металлических объектов. Основные параметры этой катушки: активное сопротивление и индуктивное сопротивление 
Намагничивающая катушка питается переменным током и возбуждает переменное магнитное поле определенногo значения и фазы. Поле первичное, зависит только от числа витков, размеров катушки и значения переменного тока, который в ней протекает. Допустим, что плоская накладная катушка торцом установлена на поверхности металлической детали, размеры которой гораздо больше, чем у катушки.
По закону электромагнитной индукции в поверхностном слое металла возникнут вихревые токи, замкнутые контуры их охватывают линии переменного магнитного поля. Вихревые токи, как и всякие электрические токи, создают свое магнитное поле, которое в отличие от поля катушки является вторичным. По правилу Ленца вторичное переменное поле в каждый момент времени противоположно первичному, т. е. ему противодействует.
Взаимодействие поля вихревых токов (вторичного поля) с полем катушки (первичное) изменяет ее электрические параметры. Увеличиваются энергии на нагревание детали вихревыми токами — возрастает активное сопротивление катушки, значение которого становится равным R1. В зависимости от материала (магнитный или немагнитный), в котором возбуждаются вихревые токи, возрастает или уменьшается индуктивное сопротивление катушки, величина которого
. Следовательно, вихревые токи в контролируемой детали косвенным образом могут быть установлены по изменению электрических параметров намагничивающей катушки.
Индуктивное сопротивление намагничивающей катушки при контроле немагнитного материала (цветной металл) изменяется иначе, чем магнитного. В немагнитном металле противодействующее поле вихревых токов уменьшает первичное поле намагничивающей катушки, а в магнитном результирующий поток в намагничивающей катушке практически больше, чем первичный, благодаря магнитным свойствам вещества. Следовательно, в первом случае индуктивное сопротивление катушки уменьшается, а во втором — увеличивается.
Изменение электрических параметров намагничивающей катушки зависит от электрической проводимости δ и магнитной проницаемости μ металла, на который устанавливается катушка, от частоты намагничивающего тока, толщины слоя металла под катушкой. Чем больше электрическая проводимость металла и частота тока, тем в большей степени изменяются параметры катушки. Вместе с этим чем больше частота тока и электрическая проводимость металла, тем меньше глубина проникновения вихревых токов. Трещина или другой дефект, нарушающие сплошности поверхностного слоя металла, — препятствие для вихревых токов. Оно оказывает действие, аналогичное резкому уменьшению электрической проводимости металла, что отражается на электрических параметрах намагничивающей катушки. Толщина металла имеет значение лишь в тех случаях, когда она меньше глубины проникания вихревых токов в данном металле:
Выбор оптимальной частоты намагничивающею ноля для дефектоскопирования металла с определенной электрической проводимостью и магнитными свойствами зависит в основном от глубины залегания трещин, которые должны быть обнаружены. Так как контролируется только слой металла, прилегающий к поверхности детали, то для обнаружения трещин с минимальной глубиной залегания принимают достаточно большую частоту с тем, чтобы глубина проникания вихревых токов не превышала долей миллиметра. Недостаток метода при накладной намагничивающей катушке — большая чувствительность к изменению расстояния между катушкой и поверхностью детали. Поэтому наличие промежуточных слоев (окисные пленки, защитные покрытия и др.), неровности на поверхности испытуемой детали существенно изменяет электрические параметры намагничивающей катушки.
Для наблюдения за изменением электрических параметров накладной катушки в процессе дефектоскопирования металлических деталей предложены разнообразные схемы. В одной из этих схем накладная катушка включается в плечо моста переменного тока последовательно с регулируемой емкостью. Остальные плечи моста содержат активные сопротивления, одно из которых регулируется. Напряжение переменного тока подается в диагональ моста. Намагничивающая катушка (одновременно измерительная) устанавливается торцом на поверхность летали в таком ее месте, где нет дефектов. Затем под действием регулируемой емкости плечо моста с намагничивающей катушкой приводится в состояние резонанca — полное сопротивление плеча становится чисто активным и ток в плече находится в фазе с напряжением. После этого мост переменного тока уравновешивается обычным способом.
Если деталь изготовлена из ферромагнитного материала, то перемещение катушки на дефектное место увеличит ее индуктивное сопротивление. Следствием этого явится нарушение резонанса в плече моста с намагничивающей катушкой и емкостью. Полное сопротивление плеча будет иметь индуктивный характер, при котором ток отстает по фазе от напряжения на некоторый угол. В мостовой схеме при незначительном изменении индуктивного сопротивления намагничивающей катушки резко нарастает напряжение небаланса моста и угла сдвига фаз между этим напряжением генератора. Таким образом, эффект, состоящий в изменении электрических параметров накладной катушки под действием вихревых токов, позволяет дефектоскопировать, пользуясь двумя электрическими параметрами — значением и фазой напряжения небаланса диагонали мостовой схемы.
Среди других известных схем практическую ценность для дефектоскопирования токовихревым методом представляет схема с двумя катушками — намагничивающей и измерительной. Катушки жестко связаны и в целом представляют устройство, напоминающее обычную катушку накладного типа. При установке такого устройства на поверхности металлической детали в ней возникают вихревые токи. Витки намагничивающей катушки охватывают результирующий поток, вызванный взаимодействием намагничивающего поля и поля вихревых токов.
Система, состоящая из двух катушек, как и мостовая, позволяет дефектоскопировать на основании значения и фазы э. д. с. в измерительной катушке. Опыт показал, что при контроле изделий из ферромагнитных материалов токовихревыми системами накладного типа могут возникать помехи, снижающие надежность выявления недопустимых дефектов. Помехи наблюдаются главным образом в местах, где нарушена структура металла, например из-за обезуглерожен пости или наклепа. То и другое приводит к заметным изменениям электрических и ферромагнитных свойств металла. Применительно к контролю изделий из ферромагнитных металлов более надежный способ отстройки от помех, вызванных структурной неоднородностью материала, — использование особенностей, возникающих в результате воздействия трещины на распределение вихревых токов в металле.
Рассмотрим формирование контуров вихревых токов, наводимых в плоском изделии системой накладного типа с прямоугольным сечением магнитопровода. Внешнее переменное поле намагничивающей катушки такой системы направлено по нормали к поверхности изделия.
В этом случае распределение вихревых токов на участке изделия без трещин может быть представлено в виде одного замкнутого контура, охватывающего переменное поле намагничивающей катушки (рис. 49, а). Допустим, что для вихревых токов в поверхностном слое металла трещина представляет бесконечно большое сопротивление, т. е. она рассекает замкнутый контур тока. Один контур тока в металле преобразуется в два обособленных контура, расположенных по ту и другую сторону трещины (рис. 49,б). Для двух контуров существенным является резкое увеличение продольной по отношению к длине трещины плотности вихревых токов в непосредственной близости к ней и по обе стороны от нее. Характерно изменяется значение и фаза нормальной по отношению к поверхности изделия составляющей магнитного поля. Наиболее сильно изменения проявляются над трещиной и сравнительно быстро уменьшаются по обе стороны от нее.
Целесообразно в связи с особенностями вихретокового поля в зоне трещины применять токовихревую систему, вытянутую вдоль трещины. Измерительная катушка системы, ориентированная на вертикальную составляющую поля, должна быть встроена в сердечник намагничивающей катушки и иметь небольшие размеры в поперечном к трещине направлении.