第3章渦流探傷

第3章渦流檢測(cè)技術(shù)利用電磁感應(yīng)原理，通過測(cè)定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損地評(píng)定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測(cè)方法。給線圈通以變化的E交v流a電lu,a根t據(jù)i電on

only.1th

磁A感sp應(yīng)o原s理e.，S穿li過d金e屬s

塊f中or若干.N個(gè)ET

3.5

Client

Profi同心圓截面的磁通量將發(fā)生變化，因而Co會(huì)p在y金ri屬g塊ht內(nèi)感20應(yīng)00出4交-2流0電11。

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Ltd.由于這種電流的回路在金屬塊內(nèi)呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流是根據(jù)電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的，所以渦流是交變的。同樣，交變的渦流會(huì)在周圍空間形成交變磁場(chǎng)。3.1渦流檢測(cè)簡(jiǎn)介2線圈的阻抗發(fā)生變化。因此，在工件形狀尺寸及探測(cè)距離等固定的條件下，通過測(cè)定探測(cè)線圈阻抗的變化，可以判斷被測(cè)工件有無缺陷存在。3.1.1渦流檢測(cè)的基本原理當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近導(dǎo)電工件時(shí)，由于線圈E磁va場(chǎng)lu的a作ti用on，工on件ly中.將會(huì)感生th

As出po渦s流e.（S其li大de小s等f參or數(shù)與.N工ET件中3.的5

缺C陷li等en有t

ProfiC關(guān)op）y，ri而g渦ht流2產(chǎn)0生04的-2反0作11用A磁s場(chǎng)po又se將使Pt檢y

測(cè)Ltd.3.1.2渦流檢測(cè)的特點(diǎn)3用途及影響感生渦流的主要因素1.探傷：缺陷形E狀va、l尺ua寸ti和o位n

置only.th

2A.s材p質(zhì)os分e.選S：li電de導(dǎo)es率for

.NET

3.5

Client

ProfiC測(cè)o厚py：ri檢g測(cè)ht距2離0和04薄-2板20厚11度Aspose

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Ltd.尺寸檢測(cè)：工件的尺寸和形狀物理量測(cè)量（徑向振幅、軸向位移及運(yùn)動(dòng)軌跡的測(cè)量）：工件與檢測(cè)線圈間的距離特點(diǎn)4對(duì)導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的檢測(cè)靈敏度較高；檢測(cè)線圈不必與被檢材料或工件緊密接觸，不需耦合劑，檢測(cè)過程不影響被檢材料的性能；應(yīng)用范圍廣，對(duì)E影va響lu感a生ti渦on流特on性ly的.各種物理和工th藝因As素po均s能e.實(shí)Sl施i監(jiān)de測(cè)s；for

.NET

3.5

Client

Profi在C一op定y條ri件gh下t，2能00反4映-2有0關(guān)11裂A紋s深po度se的信Pt息y

；Ltd.

5.可在高溫、薄壁管、細(xì)線、零件內(nèi)孔表面等其它檢測(cè)方法不適應(yīng)的場(chǎng)合實(shí)施監(jiān)測(cè)；6.檢測(cè)形狀復(fù)雜零件，效率低；難于區(qū)分缺陷的種類和大小。3.1.3發(fā)展過程51879年，英國(guó)人休斯對(duì)合金進(jìn)行了判斷實(shí)驗(yàn)；

發(fā)展緩慢，直到20世紀(jì)50年代，德國(guó)的福斯特等人提出了利用阻抗分析方法來鑒別渦流實(shí)驗(yàn)中各個(gè)影像因素的新見解，渦流檢測(cè)技術(shù)得到了實(shí)質(zhì)性的突破E；valuation

only.th

渦As流p儀os器e.的S發(fā)li展de：es模f擬or類r

機(jī).N器ET－T

數(shù)3.字5式C儀li器en－nt智ProfiC能o儀py器right

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Ltd.當(dāng)前渦流檢測(cè)技術(shù)主要研究熱點(diǎn)：多頻渦流檢測(cè)技術(shù)；遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)；深層渦流技術(shù)；磁光/渦流成像技術(shù)。3.2渦流檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)63.2.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.電磁感應(yīng)磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感生電流。2.自感應(yīng)交變電流產(chǎn)生交變磁通量，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。

3.互感應(yīng)兩個(gè)相互靠近的線圈，其中的一個(gè)電流發(fā)生變化，都會(huì)引起另一個(gè)線圈內(nèi)磁通量的變化，從而在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。Evaluation

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Ltd.3.2.2渦流檢測(cè)渦流檢測(cè)的組成Evaluation

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Asp檢po測(cè)se線.圈Sl、id檢e測(cè)s

電fo流r的.儀NET

3.5

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Profi器Co和p被yr檢ig的gh金t

屬20工00件4-。2011

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Ltd.裂紋走向與渦流平行，難于檢測(cè)，須從多個(gè)方向進(jìn)行檢測(cè)。7趨膚效應(yīng)和滲透深度趨膚效應(yīng)的存在，使交變電流激勵(lì)磁場(chǎng)的強(qiáng)度及1.趨膚效應(yīng)感應(yīng)出的渦流集中在靠近激勵(lì)線圈的材料表面附近的現(xiàn)象。渦流密度隨著距離表面的距離增加而減小。2.滲透深度Evaluation

only.8th

感As生po渦s流e.的S密li度de，s從f被or檢材.N料ET的表3.面5

到C其li內(nèi)en部t按P指rofi數(shù)C分op布y規(guī)ri律g遞ht減2。0將04渦-2流0密11度A衰s減po為se其表Pt面y

密L度td的.1/e時(shí)對(duì)應(yīng)的深度定義為滲透深度：渦流檢測(cè)線圈的阻抗的等效阻抗，Zs為有試件時(shí)反射到激勵(lì)線圈上的附加阻抗，則線圈的阻抗Z可表示為：0X0：激勵(lì)線圈的電抗；Rs：反射電阻；Xs：反射電抗。9渦流的大小影響激勵(lì)線圈的電流大小。若施加的交變電壓不變，這種影響可等效于激勵(lì)線E圈va的l阻ua抗tion

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發(fā)As生p了os變e.化.S。lides

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3.5

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ProfiC設(shè)opZy0為ri沒gh有t試2件00時(shí)4線-2圈011R

A：As激p勵(lì)o線s圈e的電Pt阻y；

Ltd.1.空間中某點(diǎn)的磁場(chǎng)不再是由一次電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，而是一次電流磁場(chǎng)和渦流磁場(chǎng)迭加而形成的合

成磁場(chǎng)。10渦流的大小影響著激勵(lì)線圈中的電流。渦流的大小和分布決定于激勵(lì)線圈的形狀和尺寸、交流電頻率、Ev金al屬u塊at的io導(dǎo)on電o率nl、ly磁.導(dǎo)率、金屬th

Asp塊po與se線.圈Sl的id距e離s

、fo金r屬.塊NE表T層3的.5缺陷Cl等ie。nt

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Ltd.因此，檢測(cè)線圈中的電流（或阻抗）變化，就可以取得關(guān)于試件材質(zhì)的情況、有無缺陷及其形狀尺寸的變化等信息。渦流檢測(cè)相似定律11圈，當(dāng)撤去外加能量時(shí)，線圈與工件的組合系統(tǒng)依靠本身貯存的電磁能量而發(fā)生電振蕩的頻率。當(dāng)外加交變能量的頻率與固有頻率相同時(shí)，系統(tǒng)自身消耗能量最少。1渦流檢測(cè)界限頻率在有效磁導(dǎo)率的數(shù)學(xué)表達(dá)式中，貝塞爾函數(shù)的變量（-j

Kr）1/2的模為1時(shí)的頻率，稱為界限頻率，也稱特征頻率或固有頻率，用符號(hào)fg表示。Evaluation

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Profi界限Co頻op率yrfig的gh物t

理2意00義4-是2：01對(duì)1

和A工sp件os緊e密P耦ty合的Lt工d.作線2渦流檢測(cè)相似定律對(duì)于兩個(gè)形狀相似尺寸不同的工件，如果二者的頻率比f/fg相同，則這兩個(gè)工件的有效磁導(dǎo)率就相同，磁導(dǎo)率是描述試件內(nèi)渦流和磁場(chǎng)分布的物理量。這種相似

的現(xiàn)象稱為渦流相似定律。f/fg＝2πfμσr2Evaluation

only.t式h中A：spofs—e.激S磁li頻de率es；f單or位r

，.NHEzT；T

3.5

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ProfiCofpgy—r界ig限h頻t

率20；0單4-位20，1H1z；Aspose

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Ltd.μ—磁導(dǎo)率；單位，H/m；亨利每米

σ—電導(dǎo)率；單位，S/m；西門子/米

r—試件半徑；單位，m。如，一根d=10cm、σ=35s/μm的鋁棒（fg=1.45Hz）在f=145Hz的試驗(yàn)頻率下所顯示的有效磁導(dǎo)率、場(chǎng)強(qiáng)分布及渦流密度分布，與一根直徑d=0.01cm，

σ=10s/μm的鐵絲（fg=50660Hz），在f=5.07Mhz的試驗(yàn)頻率下所E顯va示l的ua結(jié)ti果o完n

全on相l(xiāng)同y.。th

Asp根o據(jù)se相.S似Sl定id律e，s

可fo進(jìn)r行.對(duì)NE比T試3驗(yàn).5，C以Cl此ie判n定t

缺Pr陷ofiC的o深py度ri和ig大ht小2。2004-2011

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Ltd.143.3渦流檢測(cè)儀器及設(shè)備3.3.1渦流檢測(cè)儀按檢測(cè)目的不同，渦流檢測(cè)儀可分為：導(dǎo)電儀、測(cè)厚儀和探傷儀等幾種。它們的電路型式不同，但E為v了al將ua試t件io中n的o待nl測(cè)y.因素通過檢測(cè)th

Asp線os圈e的.S阻l抗id變es化反fo映r

出.來NE，T

它3們.5需C要l完ie成nt一些ProfiCo相py同r任ig務(wù)h：t

2010）4產(chǎn)-2生0激11勵(lì)A(yù)信s號(hào)po；se2）P檢ty測(cè)L渦t流d.信息；3）鑒別影響因素；4）指示檢測(cè)結(jié)果。因此，組成大致相同，由振蕩器、探頭（檢測(cè)線圈及其裝配件）、信號(hào)輸出電路、放大器、信號(hào)處理器、顯示器、電源等幾部分組成。15Evaluation

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Ltd.振蕩器產(chǎn)生各種頻率的振蕩電流通過檢測(cè)線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并在工件中感生渦流。當(dāng)試件存在缺陷或物性變化時(shí)，線圈電壓發(fā)生變化，通過信號(hào)檢出電路將線圈電壓變化量輸入放大器放大，經(jīng)信號(hào)處理器消除各種干擾信號(hào)，最后將有用的信號(hào)輸入顯示器顯示檢測(cè)結(jié)果。16振蕩器振蕩器的作用是給電橋電路提供電源，當(dāng)作為電橋橋臂的檢測(cè)線圈移動(dòng)到有缺陷的部位時(shí)，電橋輸出信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大后輸入檢波器進(jìn)Ev行al相u位at分io析n，o再nl經(jīng)y濾.波和幅th

Asp度o分se析.S后Sl，id送e到s

顯fo示r和.記NE錄T裝3置.5。Client

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Ltd.11/8/202017檢出電路檢出電路可用E幅va度l探ua測(cè)t器io、n

相o敏nl探y(tǒng).測(cè)器來實(shí)現(xiàn)。th

A相sp敏os探e測(cè).S器li可d用es于f辨o別r

由.N不E同T

源3.引5起C的li信e號(hào)nt改P變r(jià)。ofiC典op型yr的ri相gh敏t渦2流00檢4測(cè)-2系01統(tǒng)1常A采sp用o兩se個(gè)P相t敏y

探Lt測(cè)d.器。3.3.2渦流檢測(cè)探頭.渦流檢測(cè)儀的檢測(cè)線圈分類由按檢測(cè)線圈與被測(cè)工件的相互位置關(guān)系可分為如下三類：Evaluation

only.t1h）A穿sp過po式se線.圈Sl：id將e工s

件fo插r

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Profi入C并o通py過ri線ig圈ht內(nèi)2部20進(jìn)04行-2011

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Ltd.檢測(cè)。內(nèi)通過式線圈：插入工件內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)。放置式線圈（探頭）：檢測(cè)時(shí)將線圈置于工件表面。18檢測(cè)線圈的使用方式進(jìn)行渦流檢測(cè)要先在被檢工件或材料上激勵(lì)出交變磁場(chǎng)，因而需要一個(gè)激勵(lì)線圈。與此同時(shí)，為了Ev計(jì)al量ua渦at流io磁n

場(chǎng)on的ly變.化，還要有th

A一sp個(gè)os測(cè)e.量S線li圈de。s

激fo勵(lì)r

線.N圈ET和3測(cè).量5

線Cl圈ie可nt以P分rofi開Co裝py置ri，g也ht可2以00是4-一20個(gè)11線A圈sp兼po具se激P勵(lì)ty和L測(cè)td量.兩種功能。在不需要區(qū)別線圈功能的場(chǎng)合，可把激勵(lì)和測(cè)量線圈統(tǒng)稱為檢測(cè)線圈。19按電聯(lián)方式不同，檢測(cè)線圈有絕對(duì)式和差動(dòng)式兩種。1.絕對(duì)式 只用一個(gè)檢測(cè)線圈進(jìn)行渦流檢測(cè)的方式稱為絕對(duì)式。

2.差動(dòng)式的方式稱為差動(dòng)式。又分為標(biāo)準(zhǔn)比較式和自比較式。兩個(gè)檢Ev測(cè)a線lu圈at反i接on在o一n起ly進(jìn).行工作th

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Ltd.圈同時(shí)對(duì)同一工件或材料的相鄰部分進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，被測(cè)部位材料的影響通常較為微弱，而被檢部位若存在裂紋，則線圈的自比較工作方式特別適用于檢測(cè)管（棒）材的局部缺陷。標(biāo)準(zhǔn)比較式：兩個(gè)參數(shù)完全相同，反向聯(lián)接的線圈分別放置在標(biāo)準(zhǔn)試樣和被檢工件或材料上。根據(jù)兩個(gè)檢測(cè)線圈的輸出信號(hào)有無差異來判斷被檢工件或材料的性能。自比較式：是標(biāo)準(zhǔn)比較式的特例。比較的標(biāo)準(zhǔn)為同E一va被l檢ua工tion

only.th件A或s材p料os上e不.S同l部i分de。s用f兩o個(gè)r

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Profi參數(shù)C完o全py相r同ig，h差t動(dòng)2聯(lián)0接04的-線2011

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Ltd.Evaluation

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Ltd.223.3.3對(duì)比試樣23主要用于檢測(cè)和鑒定渦流檢測(cè)儀的性能，例如靈敏度、分辨力、端部不可檢測(cè)長(zhǎng)度

等。然缺陷尺寸并不相同。材料應(yīng)與被檢工件Evaluation

only.th

Aspose人.工Sl加i工de缺s

陷f：or對(duì).比N試ET樣3人.工5

缺Cl陷i與en自t

ProfiCo一py致ri。ight

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Ltd.不允許試件產(chǎn)生變形、材質(zhì)變化、留有殘余應(yīng)力，也不允許加熱、研磨。不允許有金屬粉末等雜質(zhì)進(jìn)入人工缺陷內(nèi)。3.4渦流檢測(cè)方法24屑等；確定檢測(cè)方法；根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)條件或標(biāo)準(zhǔn)來制備對(duì)比試樣；調(diào)整傳送裝置，使試件通過線圈時(shí)無偏心、無擺動(dòng)。渦流檢測(cè)一般步驟檢測(cè)前的準(zhǔn)備根據(jù)試件的性質(zhì)、形狀、尺寸及欲檢出缺陷種類和大小選擇檢測(cè)方法及設(shè)備。對(duì)小直徑、大批量焊管或棒材的表面Ev探al傷u，at一io般n選o用nl配y有.穿過式自比較th

A線sp圈o的se自.S動(dòng)Sl探id傷e設(shè)s

備fo。r

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3.5

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Profi1.對(duì)Co被p檢yr工ig件h進(jìn)t

行20預(yù)0處4-理20，01除1

去As表sp面os污e物P及ty吸L附Lt的d.鐵確定檢測(cè)頻率200

Hz-6MHz。由被檢工件厚度、所希望的透入深度、要達(dá)到的靈敏度等來選擇。頻率越低，透入深度越大，但降低頻Evaluation

only.25th

Aspo率s的e.同S時(shí)li，de檢s測(cè)f靈or敏度.N也ET隨之3.降5

低C。lient

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Ltd.調(diào)整儀器26選定儀器的平衡形式：自動(dòng)、手動(dòng)，或不需要選定靈敏度相位調(diào)節(jié)Evaluation

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?A選sp擇os濾e波.S器li形d式es及f頻o率r

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3.5

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Profi調(diào)Co節(jié)py報(bào)r警ig電ht瓶2004-2011

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Ltd.調(diào)節(jié)好記錄器的靈敏度調(diào)節(jié)標(biāo)記裝置的延遲時(shí)間決定自動(dòng)分選檔級(jí).檢測(cè)27在選定規(guī)范下進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)盡量保持固定的傳送速度，同時(shí)保持線圈與試件的距離不變。經(jīng)1h-2h生產(chǎn)檢E驗(yàn)va，lu并a對(duì)ti標(biāo)on準(zhǔn)傷on進(jìn)ly行.一次復(fù)探，合th

A格sp后o可se繼.S續(xù)Sl進(jìn)id行e檢s

驗(yàn)fo。r

.NET

3.5

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Profi對(duì)Co標(biāo)p準(zhǔn)yr傷ig進(jìn)h行t

反20復(fù)0探4-測(cè)20，1看1

能As否p滿os足e檢P測(cè)ty要L求td.記錄28試件情況探測(cè)條件根據(jù)驗(yàn)收結(jié)Ev構(gòu)a評(píng)lu定at探i測(cè)on標(biāo)o準(zhǔn)nly.th

As4p.o檢se測(cè).人Sl員id有de關(guān)s

事fo宜or

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Ltd.3.5渦流檢測(cè)的應(yīng)用3.5.1探傷1

金屬管材探E傷valuation

only.th成A批s管po材se一.般Sl采id用de渦s

流fo自or

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Profi動(dòng)C探op傷yr裝ri置gh，t可2以00自4動(dòng)-2011

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Ltd.報(bào)警、自動(dòng)記錄、自動(dòng)分選和自動(dòng)停車。速度快，效率高，對(duì)管件縱向裂紋檢出靈敏度高。29Evaluation

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Ltd.302在役管道維修檢查腐蝕開裂或腐蝕減薄。內(nèi)通式檢測(cè)線Ev圈aluation

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Ltd.313.5.2

材質(zhì)檢驗(yàn)因材料的電導(dǎo)率是影響檢測(cè)線圈阻抗的重要因素，故而在渦流檢測(cè)中，可以據(jù)此來評(píng)價(jià)材料的材質(zhì)及Ev其aluation

only.th它A性s能po。se.Slides

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Profi金C屬o雜py質(zhì)ri含g量ht的2鑒0別04：-2011

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Ltd.純度與電導(dǎo)率密切相關(guān)。材料硬度材料分選測(cè)厚32測(cè)厚在渦流測(cè)厚時(shí)，提離效應(yīng)是需要檢測(cè)的變量。提離效應(yīng)如果我們將點(diǎn)式E探va頭l放ua在ti試o件n

表on面l，y.就會(huì)得到一個(gè)較th

大As的po信s號(hào)e.指S示li，de而s當(dāng)f探or頭慢.N慢ET離開3.試5

件C時(shí)li，en隨t著P距rofi離C的op增y加ri，g指ht示2值0將04會(huì)-2逐0漸11減A小s，po這se一現(xiàn)Pt象y

就L稱td為.提離效應(yīng)。1渦流試驗(yàn)的原理是（Ｂ）:A．磁致伸縮；B．電磁感應(yīng)；C．壓電能量轉(zhuǎn)換；D．磁通勢(shì)2渦流檢測(cè)技術(shù)可以用來測(cè)量（Ｄ）:A．涂層厚度；B．鍍層厚度；C．薄板厚度；D．以上都是3