不銹鋼管自動化漏磁檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼(gang)管進行全方位檢測，軸向磁化檢測橫向缺陷和周向磁化檢測縱向缺陷，并且以縱向和橫向刻槽作為質量評判標準。然而在不銹鋼管檢測過程中，自然缺陷的形狀位置卻有別于標準缺陷，即自然缺陷走向通常與標準磁化場方向存在一定傾角。國家標準GB/T 12604-1999關于缺陷形狀位置對檢測靈敏度差異的影響做如下描述：“當缺陷走向與磁力線垂直時，缺陷處漏磁場強度最大，檢測靈敏度也最高。隨著缺陷走向的偏斜，漏磁場強度逐漸降低，直至兩者走向一致時，漏磁場強度接近為零。因此，當采用縱向、橫向檢測設備時，對斜向缺陷反應不甚敏感，易形成盲角區域”。
一(yi)、缺(que)陷走向對漏(lou)磁(ci)場分布的(de)影響
由于軋制(zhi)工(gong)藝不完(wan)善(shan)而(er)產生(sheng)的鋼管(guan)(guan)自然缺(que)陷一般(ban)與(yu)軸(zhou)線成一定斜(xie)角。與(yu)標準橫、縱向(xiang)(xiang)缺(que)陷相比，斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷漏(lou)磁場強度(du)更(geng)低。斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷是不銹鋼管(guan)(guan)生(sheng)產過(guo)程中最為(wei)常見的一種缺(que)陷，但(dan)在(zai)實際(ji)檢測過(guo)程中往往以標準垂(chui)直缺(que)陷作為(wei)評(ping)判(pan)標準，從而(er)容易(yi)造成斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷的漏(lou)檢。為(wei)實現對具有不同走向(xiang)(xiang)的同尺寸缺(que)陷的一致性檢測與(yu)評(ping)價，必(bi)須(xu)提出相應(ying)的漏(lou)磁場差異消(xiao)除(chu)方法(fa)。
1. 斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)的漏磁場分布特性
圖4-58所示缺(que)(que)(que)陷分(fen)別為用于校驗設(she)備的(de)(de)標準人工刻槽(cao)和鋼管軋制過程中形成(cheng)(cheng)的(de)(de)自然斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷。與標準刻槽(cao)相(xiang)比，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)與磁(ci)化場(chang)之間存在一定傾斜(xie)夾角，會導致相(xiang)同尺(chi)寸(cun)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷的(de)(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)強度更低(di)，從而容易形成(cheng)(cheng)漏(lou)檢。
建(jian)立如圖4-59所示的斜(xie)向缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁場(chang)分(fen)(fen)析模型(xing)，缺陷(xian)(xian)1、缺陷(xian)(xian)2和缺陷(xian)(xian)3依(yi)次與磁化場(chang)B。形成夾角a1、α2和3，深度和寬度分(fen)(fen)別(bie)為(wei)d和2b，并形成漏(lou)磁場(chang)分(fen)(fen)布B2和B3。
當(dang)缺(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)垂直(zhi)(zhi)于磁化(hua)場(chang)方向(xiang)(xiang)時，由(you)于在(zai)磁化(hua)方向(xiang)(xiang)上缺(que)(que)陷左右兩(liang)側(ce)磁介(jie)質(zhi)具有完全對(dui)(dui)稱(cheng)性，漏磁場(chang)可簡化(hua)為(y,z)二維(wei)模(mo)型；但如果缺(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)與(yu)磁化(hua)方向(xiang)(xiang)不(bu)垂直(zhi)(zhi)，此時，缺(que)(que)陷左右兩(liang)側(ce)磁介(jie)質(zhi)在(zai)磁化(hua)方向(xiang)(xiang)上不(bu)對(dui)(dui)稱(cheng)，會對(dui)(dui)磁力(li)線路徑造成擾動，從而形成三維(wei)空間分布的非(fei)對(dui)(dui)稱(cheng)漏磁場(chang)。
以缺(que)(que)陷兩(liang)側面上P1、P2和(he)P3點作(zuo)為研究對象，分析缺(que)(que)陷兩(liang)側面磁勢分布。圖4-60a所示(shi)為斜向缺(que)(que)陷漏(lou)磁場分析模型，根據磁路原(yuan)理(li)，沿(yan)著磁力線路徑分布的P1、P2和(he)P3處磁勢Uml、Um2和(he)Um3滿足如下關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)(ci)化場磁(ci)(ci)通(tong)(tong)量(liang)達到(dao)(dao)(dao)1點時會(hui)產(chan)生分(fen)流，一(yi)部分(fen)磁(ci)(ci)通(tong)(tong)量(liang)2會(hui)沿著平行(xing)于(yu)缺(que)陷Φ方向達到(dao)(dao)(dao)磁(ci)(ci)勢更低(di)的P2點，而剩余部分(fen)磁(ci)(ci)通(tong)(tong)量(liang)則(ze)經過(guo)缺(que)陷到(dao)(dao)(dao)達P3點，從而形成(cheng)漏(lou)磁(ci)(ci)場B1，根據磁路的基爾霍夫(fu)第一(yi)定律(lv)，磁通量滿足以(yi)下關系式：
建立(li)如(ru)圖(tu)4-61所示(shi)的(de)(de)仿真模型，計算缺陷走(zou)向對漏磁(ci)(ci)場分布的(de)(de)影響。測(ce)試鋼(gang)板(ban)的(de)(de)長、寬(kuan)和(he)(he)(he)高分別(bie)(bie)為500mm、100mm和(he)(he)(he)10mm，鋼(gang)管材質為25鋼(gang)。穿過式磁(ci)(ci)化線圈內腔寬(kuan)度(du)和(he)(he)(he)高度(du)分別(bie)(bie)116mm和(he)(he)(he)12mm，外輪廓寬(kuan)度(du)和(he)(he)(he)高度(du)分別(bie)(bie)為216mm和(he)(he)(he)112mm，線圈厚度(du)為100mm，，方向如(ru)圖(tu)所示(shi)。漏磁(ci)(ci)場提取路徑l位于鋼(gang)板(ban)上方中心位置處，提離值為1.0mm，并建立(li)如(ru)圖(tu)所示(shi)坐標系(x,y,z)
當(dang)α=90°以(yi)及α=60°時(shi)計算缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場矢量分(fen)布(bu)，如(ru)圖(tu)4-62所示(shi)。當(dang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)與磁(ci)化方(fang)向(xiang)垂直(zhi)(zhi)時(shi)，所有(you)磁(ci)力(li)線(xian)均垂直(zhi)(zhi)通(tong)過(guo)缺(que)(que)陷(xian)(xian)，如(ru)圖(tu)4-62a所示(shi)；當(dang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)與磁(ci)化方(fang)向(xiang)存(cun)在一定夾(jia)角(jiao)時(shi)，一部分(fen)磁(ci)力(li)線(xian)沿著(zhu)平(ping)行于缺(que)(que)陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)分(fen)布(bu)，其余部分(fen)磁(ci)力(li)線(xian)則沿著(zhu)近似垂直(zhi)(zhi)于缺(que)(que)陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)通(tong)過(guo)，如(ru)圖(tu)4-62b所示(shi)。
采(cai)用圖(tu)4-61所(suo)示(shi)的(de)模型，夾角α分別取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑l提取磁(ci)場分量Bx、By、、B2以(yi)及磁(ci)通量密度B，并繪(hui)制成(cheng)如圖(tu)4-63～圖(tu)4-66所(suo)示(shi)的(de)關系曲線。
從(cong)圖(tu)4-63中可以看出，隨著夾角α的(de)增(zeng)大(da)，漏磁場分(fen)量B2幅值(zhi)呈(cheng)現先增(zeng)大(da)后減小的(de)規(gui)律。從(cong)圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中可以看出，隨著夾角α的(de)不斷增(zeng)大(da)，By、和磁通量密度B幅值(zhi)均(jun)呈(cheng)不斷上升(sheng)趨勢，當缺陷走向與磁化場方向垂直時，幅值(zhi)達到(dao)最(zui)大(da)值(zhi)。
從(cong)(cong)圖(tu)中還可(ke)以看(kan)(kan)出(chu)，隨著(zhu)夾角α的不斷增大(da)，BxB、B2和B分布(bu)寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)度(du)均在(zai)不斷減(jian)小。進一步(bu)提(ti)取(qu)漏(lou)(lou)磁場(chang)分量B，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)度(du)，繪制其與夾角α的關系曲線(xian)，如圖(tu)4-67所示。從(cong)(cong)圖(tu)中可(ke)以看(kan)(kan)出(chu)，隨著(zhu)夾角α的增大(da)，漏(lou)(lou)磁場(chang)分量B，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)度(du)不斷變小；當夾角α較小時，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)度(du)下(xia)降較快；當夾角α較大(da)時，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)度(du)下(xia)降緩慢。
由于(yu)磁力線經過斜向缺(que)陷時基(ji)本沿著垂直于(yu)缺(que)陷方(fang)(fang)向通(tong)過，因此(ci)，提取(qu)路徑(jing)l與(yu)漏磁場分布方(fang)(fang)向會存在夾(jia)角(jiao)，為此(ci)，將漏磁場變換(huan)到提取(qu)路徑(jing)l方(fang)(fang)向上，即
z≈z'/sino (4-31) 式(shi)中，z＇為垂直于缺陷方向(xiang)的坐標軸。
繪制漏磁場分量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬度與(yu)1／sina之間的(de)關系曲線，如圖(tu)4-68所示。從圖(tu)中可以看(kan)出，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬度與(yu)1／sina之間成近似正比關系，與(yu)式（4-31）所示的(de)變(bian)換關系相符。
2. 缺陷走向對漏磁場分布的(de)影響
在鋼板上(shang)刻制(zhi)不同(tong)走向的(de)缺(que)(que)陷，并進(jin)行漏磁檢測試驗。鋼板的(de)長度(du)、寬度(du)和厚度(du)分(fen)別為(wei)750mm、100mm和10mm，并在其表面加工4個(ge)走向不同(tong)的(de)缺(que)(que)陷，深(shen)度(du)和寬度(du)分(fen)別為(wei)2mm和1.5mm，夾角α分(fen)別為(wei)20°、45°、70°和90°，如圖4-69所(suo)示(shi)。
磁化(hua)電流(liu)設置為(wei)5A且傳(chuan)感器提離值為(wei)1.0mm。將(jiang)鋼板以恒定速(su)度0.5m／s通(tong)過檢(jian)測系(xi)統(tong)，使傳(chuan)感器依次掃(sao)查缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分別(bie)記錄漏磁場x、y、z軸分量(liang)檢(jian)測信號，如圖 4-70~圖 4-72所示。
從試(shi)(shi)驗(yan)結果可以看出，隨著夾角(jiao)α的不斷增(zeng)大(da)，漏(lou)(lou)磁場分(fen)(fen)量(liang)B，幅值呈現(xian)先增(zeng)大(da)后減(jian)小的趨勢，而漏(lou)(lou)磁場分(fen)(fen)量(liang)B，和B，則不斷增(zeng)強，試(shi)(shi)驗(yan)結果與理論分(fen)(fen)析吻(wen)合。
從圖中還可以(yi)看出，隨著(zhu)(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷(duan)增大，檢測信(xin)號寬度不(bu)斷(duan)減(jian)小(xiao)。進一步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁(ci)場(chang)分(fen)量B，的信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)(zhi)點寬度，并繪制其(qi)與(yu)夾角(jiao)α和1／sina的關系曲(qu)線，如圖4-73和圖4-74所示。從圖中可以(yi)看出，隨著(zhu)(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷(duan)增大，B，信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)(zhi)點寬度不(bu)斷(duan)減(jian)小(xiao)，并與(yu)1／sina成近似正比關系，與(yu)仿真及理論分(fen)析結(jie)論相同。
二(er)、消除缺陷走向影響的方法
不銹鋼管漏磁檢測分別采用軸向和周向磁化場激發周向和軸向裂紋產生漏磁場，因此，檢測系統對標準周向和軸向裂紋缺陷最為敏感，而45°斜向裂紋靈敏度最低。此外，檢測規程常以標準周向和軸向裂紋作為質量評判標準，從而容易導致斜向缺陷漏檢。由于具有靈敏度高、性能穩定和工藝簡單等優點，感應線圈是目前使用最為廣泛的漏磁檢測傳感器。磁場拾取系統一般以垂直缺陷作為傳感器敏感方向設計基準，從而感應線圈敏感方向會與斜向缺陷形成夾角，最終產生檢測信號幅值差異。為實現同尺寸斜向缺陷的一致性檢測與評價，需要根據感應線圈敏感方向與缺陷走向之間的夾角對檢測信號幅值差異的影響機制，提出合理的感應線圈布置方法。
1. 感應(ying)線圈與裂紋夾角對檢測信號的影響
分析感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾角對漏磁(ci)檢測信號的(de)影響(xiang)。感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)也即(ji)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)長軸方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)，如圖4-75所示，感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)試件軸向(xiang)(xiang)(xiang)垂直，當試件上存(cun)在不同(tong)(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷時，感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)將與(yu)其(qi)形成不同(tong)(tong)的(de)夾角，從(cong)而引起檢測信號幅(fu)值差異。
圖4-76所示(shi)為(wei)(wei)水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)與(yu)缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)存(cun)在一(yi)定夾(jia)(jia)角時的漏磁(ci)場檢測原理。線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長度為(wei)(wei)l，寬度為(wei)(wei)2w，提離(li)值為(wei)(wei)h，水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)之間的夾(jia)(jia)角為(wei)(wei)β。建立如圖所示(shi)坐標系（x，，缺(que)x,y)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)(ping)行于(yu)y軸，缺(que)陷漏磁(ci)場分(fen)布滿(man)足磁(ci)偶(ou)極子模(mo)型，水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運動(dong)(dong)(dong)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)x軸平(ping)(ping)(ping)行。從圖中可以看出，當水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成一(yi)定夾(jia)(jia)角時，組成水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的四(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)均會產生感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)電動(dong)(dong)(dong)勢(shi)，因此水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)整體輸(shu)出為(wei)(wei)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)電動(dong)(dong)(dong)勢(shi)之差。設四(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)L1、和L4產生的感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)電動(dong)(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出分(fen)別為(wei)(wei)e1e2和，則可獲得水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)電動(dong)(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出Δehorizontal為(wei)(wei)：
如(ru)圖4-77所示，進一步(bu)將四(si)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)交(jiao)界點沿x軸投(tou)影，將水平(ping)線(xian)(xian)圈分解為和(he)L6六段(duan)導(dao)線(xian)(xian)，其交(jiao)界點x軸坐標分別為x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時，水平(ping)線(xian)(xian)圈09x感應(ying)電動勢(shi)為處(chu)于前端(duan)三(san)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)和(he)尾部(bu)三(san)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)感應(ying)電動勢(shi)之差
進一(yi)步設線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)寬度(du)參數(shu)w=0.3253mm，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長度(du)mm，水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運(yun)行(xing)速(su)度(du)為1m／s，根據式（4-37），繪制水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢與夾(jia)角(jiao)β的關系曲線(xian)(xian)(xian)，如(ru)圖4-79所示(shi)。從圖中可以(yi)看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)β不斷增大，水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢不斷減小；當(dang)水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)與缺陷走(zou)向平行(xing)時(shi)(shi)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢幅值最大，當(dang)兩者垂直時(shi)(shi)幾乎(hu)沒有感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢輸(shu)出。
利用鋼板漏(lou)磁檢(jian)測(ce)試驗研究水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)(xiang)夾(jia)角(jiao)對檢(jian)測(ce)信號幅值(zhi)的影(ying)響，感應線(xian)圈(quan)的長度(du)(du)、寬度(du)(du)和高度(du)(du)分別為11mm、2mm和2mm，線(xian)徑(jing)為0.13mm，共30匝，水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)中心提離值(zhi)h為1.5mm。一共進行四(si)組(zu)試驗，使水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)與不同(tong)走向(xiang)(xiang)缺(que)陷平(ping)(ping)行放置進行檢(jian)測(ce)，如(ru)圖4-80所(suo)示。水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以恒定速(su)度(du)(du)0.5m／s依次通(tong)過缺(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得如(ru)圖4-81所(suo)示的檢(jian)測(ce)信號。
從圖4-81中(zhong)(zhong)可以(yi)看出，按(an)不同方(fang)向布置的(de)水(shui)平線圈(quan)產生(sheng)了不同的(de)漏磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)輸(shu)出：當(dang)(dang)水(shui)平線圈(quan)以(yi)90°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)(shi)，檢(jian)測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)減小(xiao)，其(qi)中(zhong)(zhong)Ckt缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大，4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)小(xiao)；當(dang)(dang)水(shui)平線圈(quan)以(yi)70°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)(shi)，Ck2缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)之(zhi)，然后依(yi)(yi)次(ci)為Crk3和C,k4當(dang)(dang)水(shui)平線圈(quan)以(yi)45°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)(shi)，Ck3缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)有所增加，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)降低；當(dang)(dang)水(shui)平線圈(quan)以(yi)20°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)(shi)，Ck4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)增加，其(qi)余三個缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都降低，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)由小(xiao)到大排(pai)列。
繪制不(bu)同(tong)(tong)走向(xiang)缺(que)陷(xian)檢測(ce)信(xin)號峰值(zhi)與水(shui)(shui)平(ping)線圈布置(zhi)方向(xiang)的(de)關系(xi)曲線，如圖4-82所示。從圖中可以看出，當水(shui)(shui)平(ping)線圈以不(bu)同(tong)(tong)方向(xiang)掃查(cha)同(tong)(tong)一缺(que)陷(xian)時(shi)將產生不(bu)同(tong)(tong)的(de)檢測(ce)信(xin)號幅值(zhi)。當水(shui)(shui)平(ping)線圈敏感方向(xiang)與缺(que)陷(xian)走向(xiang)平(ping)行時(shi)，信(xin)號幅值(zhi)最大；隨著兩者方向(xiang)夾角的(de)增大，信(xin)號幅值(zhi)逐漸降(jiang)低。
圖(tu)4-83所(suo)示為垂(chui)直線(xian)圈敏(min)感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)存在一定(ding)夾(jia)角(jiao)(jiao)時的漏磁場(chang)掃查原理(li)圖(tu)，線(xian)圈長度為l，寬度為2w，線(xian)圈中(zhong)心(xin)提離值為H，垂(chui)直線(xian)圈敏(min)感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)之間的夾(jia)角(jiao)(jiao)為β。建立如圖(tu)所(suo)示坐標系(xi)（x,y)），缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)平行于(yu)y軸，垂(chui)直線(xian)圈運動方向(xiang)(xiang)與(yu)x軸平行。
垂(chui)直線圈(quan)由四段導(dao)線L1、L2、L3和(he)L組(zu)成，其感應電動勢(shi)輸出分(fen)別為e1e2、e3和(he)e4，
設(she)線(xian)(xian)圈寬度(du)(du)(du)參數w＝0.15mm，線(xian)(xian)圈長(chang)度(du)(du)(du)l＝12.5mm，垂直(zhi)線(xian)(xian)圈運l=12.行速(su)度(du)(du)(du)為(wei)1.0m／s，根(gen)據式（4-42）繪制垂直(zhi)線(xian)(xian)圈感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)與(yu)夾角β的(de)關系曲線(xian)(xian)，如圖(tu)4-85所示。從圖(tu)中(zhong)可以看(kan)出(chu)，隨(sui)著夾角β的(de)不斷(duan)增大，垂直(zhi)線(xian)(xian)圈感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)不斷(duan)減小。當(dang)(dang)垂直(zhi)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方向與(yu)缺(que)陷走(zou)向平(ping)行時，感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)輸(shu)出(chu)最大；當(dang)(dang)兩者垂直(zhi)時，幾乎沒有感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)輸(shu)出(chu)。
采(cai)用與(yu)水平線(xian)圈(quan)(quan)相同(tong)的(de)試驗(yan)方(fang)法，研究垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)夾角對漏磁檢(jian)測信(xin)(xin)號(hao)的(de)影響。將感應線(xian)圈(quan)(quan)垂(chui)直擺放，垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)中心(xin)提離(li)值H為(wei)2mm。同(tong)樣本試驗(yan)分(fen)為(wei)四(si)組，分(fen)別使垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)不同(tong)的(de)布置方(fang)向(xiang)依次掃查四(si)個缺(que)陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，速度為(wei)0.5ms，如(ru)圖4-86所(suo)示，并(bing)獲得不同(tong)走(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)的(de)信(xin)(xin)號(hao)幅值與(yu)垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)布置方(fang)向(xiang)的(de)關系曲線(xian)，如(ru)圖4-87所(suo)示。
從圖(tu)4-87中(zhong)可以看出，當垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)以不同(tong)布置方向(xiang)掃查四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)變(bian)化規律與水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)相同(tong)：當垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)以90°方向(xiang)依次掃過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)依次減小，其中(zhong)C，k1缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大，C4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)小；當垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)以70°方向(xiang)依次掃過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大，C信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)次之，然后依次為Ck3和C4k4；當垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)以45°方向(xiang)依次掃過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，C,k3缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)明顯增加(jia)，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)有所增加(jia)，而(er)Ck1和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)降低；當垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)以20°方向(xiang)依次掃過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Crk4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)增加(jia)，其余三個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)都降低，而(er)且Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)依次由(you)小到大排列。
繪制不同走(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)檢測信(xin)號峰值(zhi)與(yu)垂(chui)(chui)直線(xian)圈布置(zhi)方向(xiang)的(de)(de)關系曲線(xian)，如圖4-88所示。從圖中可以看(kan)出，當垂(chui)(chui)直線(xian)圈以不同布置(zhi)方向(xiang)掃查同一(yi)缺(que)陷(xian)時將產(chan)生不同的(de)(de)檢測信(xin)號幅(fu)值(zhi)。當垂(chui)(chui)直線(xian)圈敏(min)感(gan)方向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)平行時，信(xin)號幅(fu)值(zhi)最大，隨著(zhu)兩者方向(xiang)夾角(jiao)的(de)(de)增大，信(xin)號幅(fu)值(zhi)逐漸降低。
2. 多向性陣列感(gan)應線(xian)圈消除方法
與標準缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)相比，斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號幅值更低(di)的(de)(de)(de)原因有：一(yi)方(fang)(fang)(fang)面，不銹(xiu)鋼管漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)采用軸向(xiang)和周向(xiang)復合磁(ci)(ci)化方(fang)(fang)(fang)式對(dui)不銹(xiu)鋼管進(jin)行局部磁(ci)(ci)化，從而導致與磁(ci)(ci)化方(fang)(fang)(fang)向(xiang)形成夾角的(de)(de)(de)斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場強度更低(di)；另一(yi)方(fang)(fang)(fang)面，在缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場拾取過程中，檢(jian)測(ce)線(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)(fang)(fang)向(xiang)與斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)會形成一(yi)定(ding)夾角，從而降低(di)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號的(de)(de)(de)幅值。為實現(xian)具有不同走向(xiang)的(de)(de)(de)同尺寸缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)一(yi)致性(xing)檢(jian)測(ce)與評價，提出基于多向(xiang)性(xing)陣(zhen)列(lie)感應線(xian)(xian)圈(quan)的(de)(de)(de)布置(zhi)方(fang)(fang)(fang)法(fa)。水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)與垂直線(xian)(xian)圈(quan)布置(zhi)方(fang)(fang)(fang)法(fa)相同，以水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)作(zuo)為消除方(fang)(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)(de)闡(chan)述對(dui)象。
在(zai)實際生產(chan)過(guo)程中，當生產(chan)工藝參數確定后，同(tong)批鋼(gang)管(guan)中自然(ran)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)大致相同(tong)。如(ru)圖4-89所示，設(she)鋼(gang)管(guan)中存在(zai)斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1，并與(yu)磁化(hua)場方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)夾(jia)角ao，由于(yu)(yu)在(zai)物料運輸過(guo)程中可能出現鋼(gang)管(guan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置(zhi)，因此(ci)，斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能會與(yu)磁化(hua)場方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)夾(jia)角ππ-α0，如(ru)斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)3。對此(ci)，在(zai)探頭內部布置(zhi)多向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性(xing)陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S1、S2和(he)S3，分別與(yu)磁化(hua)場形(xing)成(cheng)夾(jia)角a1、α2和(he)α3其(qi)中，第一(yi)排(pai)陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S，對斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1進(jin)行掃查，根據(ju)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)角對檢(jian)測(ce)信(xin)號幅(fu)值的影(ying)響(xiang)規律，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應該與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)行，即(ji)α1=α0；第二(er)排(pai)陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S2用于(yu)(yu)檢(jian)測(ce)標準垂直缺(que)陷(xian)(xian)2和(he)校(xiao)驗設(she)備狀態，因此(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直，即(ji)a2=90°第三排(pai)陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)行，即(ji)α3=π-α0。
從(cong)而，通(tong)過多(duo)向性陣列感應線(xian)圈布置方(fang)式可以最大限度地(di)提高斜向缺陷的檢(jian)測(ce)信號幅(fu)值，并消除線(xian)圈敏感方(fang)向與(yu)缺陷走(zou)向夾(jia)角引起的檢(jian)測(ce)信號幅(fu)值差異。圖(tu)4-90所示(shi)為針對鋼管上有30°斜向自然缺陷而制作的多(duo)向性陣列感應線(xian)圈探(tan)頭芯。
在消除了(le)水(shui)平線(xian)圈敏感方向與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向夾角引起的(de)檢(jian)(jian)測信號差異之后(hou)，需(xu)要(yao)進一步消除由于缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向帶來的(de)漏磁場(chang)強度差異，為(wei)此對斜(xie)向缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測通(tong)道進行增益(yi)補(bu)償。陣列感應線(xian)圈S1、S2和(he)S3分(fen)別通(tong)過(guo)斜(xie)向缺(que)陷(xian)(xian)1、標準缺(que)陷(xian)(xian)2和(he)斜(xie)向缺(que)陷(xian)(xian)3之后(hou)輸出(chu)信號峰值(zhi)分(fen)別為(wei)e1、2和(he)e3，設陣列感應線(xian)圈S1和(he)S3增益(yi)補(bu)償參數(shu)分(fen)別為(wei)和(he)a3，經補(bu)償后(hou)使(shi)得(de)不同走(zou)(zou)向缺(que)陷(xian)(xian)10具有相同的(de)信號幅值(zhi)。
