漏磁檢測是指鐵磁材料被磁化后，利用磁敏感元件檢測缺陷附近的漏磁場進而發現缺陷的無損檢測方法。漏磁檢測是一種高效的電磁無損檢測方法，在細長鐵磁構件的無損檢測中應用十分廣泛，如不銹鋼管、鋼絲繩等。當它與超聲檢測聯合使用時，能對鐵磁性構件提供快捷而全面的評定。
1. 漏磁(ci)檢測方法(fa)
對磁現象的發現可以追溯到我國春秋時期《呂氏春秋》中關于“慈（磁）石召鐵”的描述；但用于無損(sun)檢測(ce)的磁學現象始于1922年，美國工程師霍克（W．F．Hoke）發現，裝夾在磁性夾頭上的鋼件上存在裂紋時，其周圍出現鐵粉堆積現象，從而拉開了磁性檢測的序幕。1923年，美國Sperry 博士首次提出采用U形電磁鐵作為磁化器對鐵磁性材料進行磁化，然后采用感應線圈拾取裂紋漏磁場，并于1932獲得了專利。1947年，美國標準石油開發公司的Joseph F.Bayhi 發明漏磁檢測“管道豬”，用于在役管道內檢測，利用U形永磁鐵和感應線圈作為勵磁源和傳感器，整個檢測裝置在不銹鋼管內壁形成螺旋掃查路徑。1949年，美國Tuboscope公司的Donald Lloyd提出了以穿過式線圈磁化器作為軸向磁化器的鋼管橫向缺陷檢測方法。1960年，美國機械及鑄造公司的Hubert A．Deem采用N-S磁極對，產生周向磁化場來檢測縱向劈縫，檢測過程中磁化器和探頭做旋轉運動。到1967-1969年，美國的Alfred E.Crouch 發明了同時可以檢測橫向缺陷和縱向缺陷的“管道豬”。與此同時，Tubo-scope公司的Fenton M.Wood等人也發現了鋼管上縱、橫向缺陷同時檢測時周向和軸向磁化必須同時施加的關系，最終發明了基于鋼管螺旋推進的鋼管橫縱向漏磁檢測設備。2009年，華中科技大學的康宜華和孫燕華等提出基于多維正交磁化的檢測方法，在不銹鋼管直線前進和檢測探頭固定的情況下實現了縱、橫向缺陷的檢測。之后，在此基礎上，他們提出了單一軸向磁化方法，實現了縱、橫向缺陷的全面檢測。
上述各類鋼(gang)(gang)管漏(lou)磁檢(jian)測(ce)(ce)方法一直沿用至(zhi)今，在(zai)具(ju)體(ti)實(shi)施鋼(gang)(gang)管漏(lou)磁檢(jian)測(ce)(ce)的過(guo)程中，需要(yao)根據具(ju)體(ti)檢(jian)測(ce)(ce)條件來選(xuan)擇(ze)合適的檢(jian)測(ce)(ce)方法，如鋼(gang)(gang)管軋(ya)制工藝、鋼(gang)(gang)管運行(xing)狀態、檢(jian)測(ce)(ce)靈(ling)敏度要(yao)求(qiu)以及成本(ben)等。
2. 漏磁檢測(ce)設(she)備
在漏磁(ci)(ci)檢測方法(fa)研究基礎上，立足于漏磁(ci)(ci)檢測具(ju)體需求(qiu)，形成了各種(zhong)類型(xing)的(de)漏磁(ci)(ci)檢測設(she)備，與之相關的(de)關鍵技術主要(yao)包括漏磁(ci)(ci)場高靈敏度拾取、高強(qiang)度均(jun)勻(yun)磁(ci)(ci)化以及傳感器掃查路(lu)徑規劃。
a. 傳感(gan)器(qi)
1959年(nian)(nian)(nian)，瑞(rui)士的(de)Ermt Vogt發(fa)明了(le)感應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)；1970年(nian)(nian)(nian)，美(mei)國AMF公司的(de)Noel B．Proctor首次提出(chu)了(le)印刷線(xian)圈(quan)(quan)，從而提高了(le)傳(chuan)感器(qi)的(de)工藝精度和一致(zhi)性；1976年(nian)(nian)(nian)，加拿大諾蘭達礦業有限公司的(de)Krank Kitzinger等人首次采用霍(huo)(huo)爾(er)元(yuan)件測(ce)(ce)量漏磁(ci)場絕對值；1994-1996年(nian)(nian)(nian)，捷(jie)克的(de)Ripka和瑞(rui)士的(de)Popovic等人綜合比較了(le)感應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)、霍(huo)(huo)爾(er)元(yuan)件、磁(ci)通門(men)及磁(ci)阻(zu)的(de)敏(min)感特性；2002年(nian)(nian)(nian)，法國的(de)Jean-Louis Robert等人首次制作了(le)適應(ying)高溫檢測(ce)(ce)環(huan)境的(de)霍(huo)(huo)爾(er)元(yuan)件；2008年(nian)(nian)(nian)，印度甘地原子(zi)研究中(zhong)心的(de)W．Sharatchandra Singh 發(fa)明了(le)巨磁(ci)阻(zu)傳(chuan)感器(qi)。
b. 漏磁檢測設備
1980年(nian)(nian)，日(ri)本住友金屬工業(ye)(ye)株(zhu)式會社發明了(le)(le)移動(dong)式漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)，美國(guo)磁(ci)(ci)(ci)(ci)性分析公(gong)司(si)、德國(guo)NUKEM有(you)限公(gong)司(si)相繼研制了(le)(le)鋼(gang)管周向加(jia)軸向復合磁(ci)(ci)(ci)(ci)化的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)；1994-2000年(nian)(nian)，荷蘭屯特大(da)(da)學(xue)、加(jia)拿大(da)(da)Pipetronix 有(you)限公(gong)司(si)及BJ服務公(gong)司(si)利用漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)“管道豬”實(shi)施管道內檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)；我國(guo)華(hua)中科技(ji)(ji)大(da)(da)學(xue)的(de)(de)康宜華(hua)等(deng)(deng)人自1989年(nian)(nian)報(bao)道了(le)(le)自行研制的(de)(de)首臺漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)以來，進(jin)行了(le)(le)大(da)(da)量的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)的(de)(de)開發工作，并開發了(le)(le)數字化磁(ci)(ci)(ci)(ci)性無損檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)技(ji)(ji)術；另外，清華(hua)大(da)(da)學(xue)的(de)(de)黃松嶺、沈(shen)陽工業(ye)(ye)大(da)(da)學(xue)的(de)(de)楊理踐及合肥工業(ye)(ye)大(da)(da)學(xue)的(de)(de)何輔云等(deng)(deng)人對漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)的(de)(de)應用也做了(le)(le)大(da)(da)量研究工作。
3. 信號后處理(li)
漏磁檢測在實(shi)施過程(cheng)中(zhong)將鐵磁性構件(jian)磁化(hua)至飽和(he)或者近(jin)(jin)飽和(he)狀態(tai)(tai)，此時在缺(que)陷(xian)附(fu)近(jin)(jin)會產生漏磁場，然(ran)后利用磁敏感元件(jian)拾取試件(jian)表(biao)面磁場變化(hua)并(bing)依次轉換(huan)為模擬信(xin)號和(he)數字信(xin)號，最后根(gen)據檢測信(xin)號特征對試件(jian)質(zhi)量(liang)狀態(tai)(tai)進(jin)行評價。因此，漏磁檢測最終是以(yi)缺(que)陷(xian)檢測信(xin)號的(de)特性來分析和(he)判斷構件(jian)質(zhi)量(liang)的(de)。
檢(jian)測信(xin)(xin)號(hao)(hao)進(jin)(jin)行后續處(chu)理的(de)研(yan)究進(jin)(jin)展：1996年(nian)(nian)(nian)(nian)，美(mei)國愛荷(he)華(hua)州立大學的(de)Mandayam等(deng)人(ren)提出平衡式濾除算法(fa)(fa)，用(yong)(yong)于消除電磁感應現象和磁導(dao)率不均對漏(lou)(lou)磁檢(jian)測信(xin)(xin)號(hao)(hao)所(suo)產生的(de)影響；1997年(nian)(nian)(nian)(nian)，美(mei)國的(de)Bubenik等(deng)人(ren)提出內(nei)(nei)外(wai)缺(que)(que)陷(xian)區分的(de)可行性(xing)；2000年(nian)(nian)(nian)(nian)，印度(du)(du)巴(ba)布哈(ha)原(yuan)子(zi)研(yan)究中心的(de)Mukhopadhyay采用(yong)(yong)小(xiao)(xiao)波分析處(chu)理缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁場信(xin)(xin)號(hao)(hao)；2005年(nian)(nian)(nian)(nian)，美(mei)國的(de)Mikkola 發表了內(nei)(nei)外(wai)缺(que)(que)陷(xian)區分方法(fa)(fa)；2006年(nian)(nian)(nian)(nian)，美(mei)國的(de)McJunkin等(deng)人(ren)提出內(nei)(nei)部缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁場強度(du)(du)小(xiao)(xiao)，可以采用(yong)(yong)敏感度(du)(du)小(xiao)(xiao)的(de)檢(jian)測探頭來檢(jian)測外(wai)部缺(que)(que)陷(xian)，以實現內(nei)(nei)外(wai)部缺(que)(que)陷(xian)評價(jia)一致性(xing)；2007年(nian)(nian)(nian)(nian)，印度(du)(du)甘地原(yuan)子(zi)研(yan)究中心的(de)R.Baskaran 將(jiang)偽逆方法(fa)(fa)應用(yong)(yong)于漏(lou)(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)(hao)圖像(xiang)處(chu)理中。在國內(nei)(nei)，康宜(yi)華(hua)、彭永勝、馬鳳銘及張勇等(deng)同樣在檢(jian)測信(xin)(xin)號(hao)(hao)后處(chu)理方面做了相(xiang)關研(yan)究工作(zuo)。
4. 漏(lou)磁檢(jian)測理(li)論
為了給漏(lou)磁檢測技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用和推廣提供(gong)理(li)論(lun)支撐，關(guan)于漏(lou)磁場的(de)形成機制、影響因(yin)素、信(xin)號解釋與反(fan)演等相關(guan)理(li)論(lun)得到快速發展。
缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)布(bu)計(ji)算方(fang)法主要有(you)：磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)偶極法、有(you)限(xian)(xian)(xian)元數值仿真、試驗(yan)法、全息照(zhao)相法。1966年(nian)(nian)，蘇(su)(su)聯(lian)的(de)(de)(de)(de) Zatespin 和(he)Shcherbinin 提出(chu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)開口無(wu)限(xian)(xian)(xian)長(chang)缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)偶極子(zi)模(mo)型，分(fen)別用點磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)偶極子(zi)、無(wu)限(xian)(xian)(xian)長(chang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)偶極線(xian)和(he)無(wu)限(xian)(xian)(xian)長(chang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)偶極帶來(lai)模(mo)擬工件表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)點狀缺陷(xian)、淺裂(lie)紋(wen)(wen)和(he)深裂(lie)紋(wen)(wen)。1972年(nian)(nian)，蘇(su)(su)聯(lian)的(de)(de)(de)(de)Shcherbinin利用面(mian)(mian)(mian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)偶極子(zi)模(mo)型計(ji)算了截(jie)面(mian)(mian)(mian)為矩形開口的(de)(de)(de)(de)長(chang)度有(you)限(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)3D漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)布(bu)，從(cong)而計(ji)算位數拓(tuo)展到了三維空(kong)間。1975年(nian)(nian)，美國(guo)(guo)愛荷(he)華州立大(da)學(xue)（ISU）的(de)(de)(de)(de)Hwang等人采用有(you)限(xian)(xian)(xian)元數值模(mo)擬法對漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)進行計(ji)算。1982-1986年(nian)(nian)，德國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)F?rster F采用試驗(yan)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法對美國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)Lord和(he)Hwang所提出(chu)的(de)(de)(de)(de)有(you)限(xian)(xian)(xian)元漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)析計(ji)算進行了驗(yan)證(zheng)及部分(fen)修正(zheng)。1986年(nian)(nian)，英國(guo)(guo)赫爾大(da)學(xue)的(de)(de)(de)(de)Edwards和(he)Palmer 通(tong)過拉(la)普拉(la)斯方(fang)程(cheng)解得截(jie)面(mian)(mian)(mian)為半橢圓形的(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)2D漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)布(bu)，并且在此基礎上給(gei)出(chu)了有(you)限(xian)(xian)(xian)長(chang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)開口的(de)(de)(de)(de)3D表(biao)(biao)達(da)式。2003年(nian)(nian)，烏克(ke)蘭國(guo)(guo)家科學(xue)院物理研究(jiu)所的(de)(de)(de)(de)S．Lukyanetsa 給(gei)出(chu)了線(xian)性鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性材料表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)布(bu)解析模(mo)型。
國內研(yan)究(jiu)方面，1982年(nian)孫雨施提出了(le)永磁(ci)場(chang)的(de)計算模型，1984年(nian)張琪采用數(shu)學(xue)(xue)(xue)建(jian)模解析的(de)方法研(yan)究(jiu)了(le)漏磁(ci)場(chang)分(fen)布特性(xing)，1990年(nian)南京燃(ran)氣(qi)輪機研(yan)究(jiu)所的(de)仲維暢開始對(dui)磁(ci)偶(ou)極子開展大量(liang)的(de)研(yan)究(jiu)工作(zuo)；這期間，華(hua)中科(ke)技大學(xue)(xue)(xue)的(de)楊叔(shu)子及康宜華(hua)、清(qing)華(hua)大學(xue)(xue)(xue)的(de)李路(lu)明及軍械工程(cheng)學(xue)(xue)(xue)院的(de)徐章遂及南昌航空大學(xue)(xue)(xue)的(de)任吉林等研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)對(dui)缺陷漏磁(ci)場(chang)分(fen)布計算也做了(le)大量(liang)研(yan)究(jiu)工作(zuo)。
影響(xiang)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)分(fen)布的(de)(de)因素主要包括(kuo)：檢(jian)測(ce)(ce)速(su)度(du)(du)、缺(que)陷(xian)特(te)性、構件受力狀態、提離效應(ying)、激勵場(chang)強度(du)(du)及磁(ci)導率(lv)變化等(deng)。1993年(nian)，美國(guo)(guo)愛荷華州(zhou)立大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)YK Shin 建立了電磁(ci)感應(ying)現象對(dui)漏(lou)(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)影響(xiang)的(de)(de)數字有限(xian)(xian)(xian)元(yuan)(yuan)模型。1995年(nian)，日(ri)本國(guo)(guo)家鋼鐵研(yan)究中心的(de)(de)Ichizo Uetake 利用磁(ci)偶極(ji)子模型分(fen)析了兩平行裂紋的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)分(fen)布。1996-1998年(nian)，加(jia)(jia)拿(na)大(da)(da)女(nv)王大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)Thomas、Mandal、Atherton 及 Weihua Mao 和Lynann Clapham等(deng)人分(fen)別研(yan)究了壓力對(dui)漏(lou)(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)信號的(de)(de)影響(xiang)，分(fen)析了相鄰缺(que)陷(xian)之間或(huo)不同(tong)走向缺(que)陷(xian)之間的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)信號關(guan)系。2000-2003年(nian)，日(ri)本九(jiu)州(zhou)工業(ye)大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)M.Katoh、K. Nishio、Y.Yamaguchi、Katoh和Nishio 采用有限(xian)(xian)(xian)元(yuan)(yuan)法(fa)計算(suan)材料(liao)屬性、極(ji)靴氣隙對(dui)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)的(de)(de)影響(xiang)。2004年(nian)，韓國(guo)(guo)的(de)(de)Gwan Soo Park 通過(guo)3D有限(xian)(xian)(xian)元(yuan)(yuan)數值仿真(zhen)和試驗法(fa)發現電磁(ci)感應(ying)現象對(dui)漏(lou)(lou)磁(ci)信號波形(xing)和幅值都會(hui)產生影響(xiang)。2005年(nian)，加(jia)(jia)拿(na)大(da)(da)女(nv)王大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de) Vijay Babbar研(yan)究了凹痕尺寸(cun)與殘余應(ying)力對(dui)漏(lou)(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)信號的(de)(de)影響(xiang)。2006年(nian)，英國(guo)(guo)紐卡斯爾(er)大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de) Gui Yun Tian和Yong Li等(deng)通過(guo)有限(xian)(xian)(xian)元(yuan)(yuan)數值仿真(zhen)研(yan)究了在不同(tong)缺(que)陷(xian)深度(du)(du)下(xia)渦流效應(ying)對(dui)漏(lou)(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)影響(xiang)。國(guo)(guo)內，武漢(han)大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)杜志葉、清華大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)黃(huang)松嶺和沈陽(yang)工業(ye)大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)楊理(li)踐等(deng)也在這(zhe)方(fang)面(mian)做了相應(ying)的(de)(de)仿真(zhen)研(yan)究工作。
缺(que)陷(xian)反(fan)演(yan)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是根據檢測信(xin)號得(de)出(chu)缺(que)陷(xian)損傷(shang)程度，從(cong)而對構件質量進行有效評價，其中一(yi)個關(guan)鍵問題就(jiu)是尋找檢測信(xin)號與缺(que)陷(xian)尺寸的(de)(de)對應關(guan)系。1995年(nian)，日(ri)本京都大(da)(da)(da)學(xue)(xue)的(de)(de)KoichiHanasaki提(ti)(ti)出(chu)了(le)一(yi)種鋼(gang)絲繩缺(que)陷(xian)反(fan)演(yan)模型(xing)。2000年(nian)，美國愛荷華(hua)州立大(da)(da)(da)學(xue)(xue)的(de)(de) Kyungtae和Hwang采(cai)用神經網絡及小波分(fen)析方(fang)法(fa)研究了(le)反(fan)演(yan)問題。2002年(nian)，我國鐘維暢(chang)利(li)用磁偶極子理論(lun)進行了(le)缺(que)陷(xian)的(de)(de)反(fan)推工作(zuo)；同(tong)年(nian)，德國的(de)(de)Jens Haueisen 等(deng)人(ren)采(cai)用最(zui)大(da)(da)(da)熵法(fa)進行了(le)評估分(fen)析，給出(chu)了(le)一(yi)種可根據檢測信(xin)號得(de)出(chu)缺(que)陷(xian)的(de)(de)尺寸及位置的(de)(de)有效算法(fa)；密西根州立大(da)(da)(da)學(xue)(xue)的(de)(de)Ameet Vijay Joshi結合傳(chuan)統(tong)反(fan)演(yan)算法(fa)，提(ti)(ti)出(chu)了(le)一(yi)種高階統(tong)計法(fa)。2009年(nian)，合肥工業大(da)(da)(da)學(xue)(xue)的(de)(de)張勇(yong)采(cai)用粒子群優化(hua)算法(fa)對缺(que)陷(xian)進行反(fan)演(yan)，華(hua)中科技大(da)(da)(da)學(xue)(xue)的(de)(de)劉志平及天津(jin)大(da)(da)(da)學(xue)(xue)的(de)(de)蔣(jiang)奇也(ye)做了(le)部分(fen)缺(que)陷(xian)反(fan)演(yan)工作(zuo)。
