不銹鋼管自動化(hua)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、缺陷走向(xiang)對漏磁場分布的影響
由于軋制工(gong)藝不完善而產(chan)生的(de)(de)鋼管自然缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)一(yi)(yi)般(ban)與(yu)軸線成一(yi)(yi)定斜(xie)角。與(yu)標準(zhun)橫(heng)、縱向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)相(xiang)比，斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏(lou)磁場強度更低。斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)是不銹鋼管生產(chan)過程(cheng)中最為(wei)常(chang)見的(de)(de)一(yi)(yi)種缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)，但在實際(ji)檢測過程(cheng)中往往以(yi)標準(zhun)垂(chui)直缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)作為(wei)評(ping)判標準(zhun)，從而容易造成斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)漏(lou)檢。為(wei)實現對具有不同(tong)走向(xiang)(xiang)的(de)(de)同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)一(yi)(yi)致性檢測與(yu)評(ping)價，必須(xu)提(ti)出相(xiang)應的(de)(de)漏(lou)磁場差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布特性
圖4-58所示缺(que)陷(xian)分別為用于校驗設備的(de)(de)標準人工刻(ke)槽和鋼管軋制過程中形成的(de)(de)自然(ran)斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)。與標準刻(ke)槽相(xiang)比，斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)走向(xiang)與磁(ci)化場之(zhi)間存(cun)在一定傾斜(xie)夾角(jiao)，會(hui)導(dao)致相(xiang)同尺寸斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)的(de)(de)漏磁(ci)場強(qiang)度更低，從而(er)容易形成漏檢。
建立(li)如圖4-59所(suo)示的(de)斜向缺陷漏(lou)磁場分(fen)析模(mo)型，缺陷1、缺陷2和缺陷3依次與磁化(hua)場B。形成(cheng)夾角(jiao)a1、α2和3，深度和寬(kuan)度分(fen)別為d和2b，并形成(cheng)漏(lou)磁場分(fen)布B2和B3。
當缺陷走向(xiang)垂直于(yu)磁化場方(fang)向(xiang)時，由于(yu)在(zai)磁化方(fang)向(xiang)上缺陷左右兩側磁介質具有完全對(dui)稱(cheng)(cheng)性，漏磁場可簡化為(y,z)二維(wei)(wei)模型(xing)；但如果缺陷走向(xiang)與磁化方(fang)向(xiang)不垂直，此時，缺陷左右兩側磁介質在(zai)磁化方(fang)向(xiang)上不對(dui)稱(cheng)(cheng)，會對(dui)磁力線路徑造(zao)成擾動，從而形成三(san)維(wei)(wei)空間分布的非(fei)對(dui)稱(cheng)(cheng)漏磁場。
以缺陷兩側面(mian)上P1、P2和P3點作為研究對象(xiang)，分(fen)析(xi)缺陷兩側面(mian)磁勢分(fen)布。圖4-60a所示為斜向(xiang)缺陷漏磁場(chang)分(fen)析(xi)模(mo)型，根據磁路原(yuan)理，沿著磁力線路徑分(fen)布的(de)P1、P2和P3處磁勢Uml、Um2和Um3滿足如下關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化場磁(ci)通量達到1點(dian)時會產生分(fen)流(liu)，一部(bu)分(fen)磁(ci)通量2會沿著平行于(yu)缺陷(xian)Φ方向達到磁(ci)勢更低的P2點(dian)，而剩余(yu)部(bu)分(fen)磁(ci)通量則經(jing)過缺陷(xian)到達P3點(dian)，從而形成漏磁(ci)場B1，根據磁路(lu)的基爾霍夫第一定律，磁通量滿足(zu)以下關系式：
建(jian)立如圖(tu)4-61所示(shi)的仿真模型，計算缺陷走向對(dui)漏磁場分布的影響。測(ce)試(shi)鋼(gang)(gang)板的長、寬(kuan)和(he)高分別(bie)為(wei)(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)(gang)管材質為(wei)(wei)25鋼(gang)(gang)。穿過式磁化線(xian)圈內腔寬(kuan)度(du)和(he)高度(du)分別(bie)116mm和(he)12mm，外(wai)輪廓寬(kuan)度(du)和(he)高度(du)分別(bie)為(wei)(wei)216mm和(he)112mm，線(xian)圈厚度(du)為(wei)(wei)100mm，，方(fang)向如圖(tu)所示(shi)。漏磁場提取路徑l位于(yu)鋼(gang)(gang)板上(shang)方(fang)中心位置處，提離值為(wei)(wei)1.0mm，并建(jian)立如圖(tu)所示(shi)坐標系(xi)(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時計算缺陷(xian)漏磁(ci)場矢量分(fen)布，如(ru)圖4-62所(suo)(suo)示。當缺陷(xian)走向與磁(ci)化(hua)方向垂直時，所(suo)(suo)有磁(ci)力(li)線(xian)均(jun)垂直通過缺陷(xian)，如(ru)圖4-62a所(suo)(suo)示；當缺陷(xian)走向與磁(ci)化(hua)方向存在(zai)一(yi)定夾(jia)角時，一(yi)部(bu)分(fen)磁(ci)力(li)線(xian)沿著平行于缺陷(xian)方向分(fen)布，其余部(bu)分(fen)磁(ci)力(li)線(xian)則沿著近似垂直于缺陷(xian)方向通過，如(ru)圖4-62b所(suo)(suo)示。
采(cai)用圖4-61所(suo)示的模型，夾角α分別取0°、15°、30°、45°、60°和(he)75°，沿路徑l提取磁場(chang)分量Bx、By、、B2以及磁通量密度B，并繪制成如圖4-63～圖4-66所(suo)示的關(guan)系曲(qu)線(xian)。
從(cong)圖4-63中可以看出，隨(sui)(sui)著夾角(jiao)α的(de)增大，漏(lou)磁(ci)(ci)場分量B2幅(fu)值(zhi)呈現先增大后減(jian)小的(de)規律。從(cong)圖4-64～圖4-66中可以看出，隨(sui)(sui)著夾角(jiao)α的(de)不斷增大，By、和磁(ci)(ci)通量密度B幅(fu)值(zhi)均呈不斷上升(sheng)趨勢，當缺(que)陷走(zou)向與磁(ci)(ci)化場方(fang)向垂直(zhi)時，幅(fu)值(zhi)達到最大值(zhi)。
從圖中還可以看出(chu)，隨著夾(jia)角(jiao)(jiao)α的(de)不斷(duan)增大(da)(da)，BxB、B2和(he)B分(fen)(fen)布寬(kuan)度(du)均在不斷(duan)減小(xiao)。進一步提取漏磁場分(fen)(fen)量B，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)，繪制其與(yu)夾(jia)角(jiao)(jiao)α的(de)關系曲線，如圖4-67所示。從圖中可以看出(chu)，隨著夾(jia)角(jiao)(jiao)α的(de)增大(da)(da)，漏磁場分(fen)(fen)量B，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)不斷(duan)變小(xiao)；當夾(jia)角(jiao)(jiao)α較(jiao)小(xiao)時(shi)(shi)，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)下降較(jiao)快；當夾(jia)角(jiao)(jiao)α較(jiao)大(da)(da)時(shi)(shi)，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)下降緩慢(man)。
由于磁力線(xian)經過斜(xie)向(xiang)缺陷時(shi)基本沿著垂(chui)直于缺陷方(fang)(fang)向(xiang)通過，因此(ci)，提取路(lu)徑l與漏磁場分布方(fang)(fang)向(xiang)會存在(zai)夾(jia)角，為此(ci)，將(jiang)漏磁場變(bian)換到提取路(lu)徑l方(fang)(fang)向(xiang)上(shang)，即(ji)
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方向的坐標軸。
繪制漏磁場(chang)分量B，峰-峰值點(dian)寬(kuan)度(du)與(yu)1／sina之間的(de)關(guan)系曲(qu)線，如圖4-68所示。從圖中可以看(kan)出，峰-峰值點(dian)寬(kuan)度(du)與(yu)1／sina之間成近似(si)正比關(guan)系，與(yu)式（4-31）所示的(de)變(bian)換(huan)關(guan)系相符。
2. 缺陷走向對(dui)漏磁場分布的(de)影響
在鋼(gang)板上刻制不(bu)同走(zou)向的(de)缺陷，并進行漏磁檢測試驗(yan)。鋼(gang)板的(de)長度、寬(kuan)度和(he)(he)厚度分(fen)別(bie)為750mm、100mm和(he)(he)10mm，并在其表面加工4個走(zou)向不(bu)同的(de)缺陷，深度和(he)(he)寬(kuan)度分(fen)別(bie)為2mm和(he)(he)1.5mm，夾角α分(fen)別(bie)為20°、45°、70°和(he)(he)90°，如(ru)圖4-69所(suo)示(shi)。
磁化電流設置(zhi)為(wei)5A且傳感(gan)器提離值為(wei)1.0mm。將鋼板以恒定速(su)度(du)0.5m／s通過(guo)檢測系統，使傳感(gan)器依次掃查(cha)缺(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分別(bie)記錄(lu)漏磁場(chang)x、y、z軸(zhou)分量檢測信(xin)號，如圖 4-70~圖 4-72所示。
從(cong)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)可以(yi)看出，隨著夾角α的不斷增大(da)，漏(lou)磁(ci)場分量B，幅值(zhi)呈現先增大(da)后減(jian)小的趨勢，而(er)漏(lou)磁(ci)場分量B，和B，則不斷增強，試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)與(yu)理論分析吻(wen)合。
從圖(tu)中還可以(yi)看(kan)出，隨(sui)著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)增大(da)，檢(jian)測信號寬(kuan)度不(bu)(bu)斷(duan)減(jian)小。進(jin)一步(bu)提取(qu)缺(que)陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏(lou)磁場(chang)分量B，的(de)(de)信號峰-峰值點寬(kuan)度，并(bing)繪制其與(yu)(yu)夾(jia)角(jiao)α和1／sina的(de)(de)關系曲線(xian)，如圖(tu)4-73和圖(tu)4-74所示。從圖(tu)中可以(yi)看(kan)出，隨(sui)著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)增大(da)，B，信號峰-峰值點寬(kuan)度不(bu)(bu)斷(duan)減(jian)小，并(bing)與(yu)(yu)1／sina成近似正比關系，與(yu)(yu)仿真及理論分析結論相同。
二、消除缺陷走向(xiang)影響的(de)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. 感應線圈與裂紋夾(jia)角對(dui)檢測信(xin)號的影響
分析感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺陷(xian)走向(xiang)夾角(jiao)(jiao)對漏磁檢測信號的(de)影響。感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)也(ye)即感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)長軸方(fang)向(xiang)，如圖4-75所(suo)示，感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)試(shi)件(jian)軸向(xiang)垂直，當試(shi)件(jian)上存在(zai)不同走向(xiang)缺陷(xian)時，感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)將與(yu)其形成不同的(de)夾角(jiao)(jiao)，從而引起檢測信號幅值差異。
圖(tu)(tu)4-76所示為(wei)水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)存在一(yi)定(ding)夾角(jiao)時(shi)的(de)(de)(de)漏磁(ci)場(chang)檢測原理。線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，提離值為(wei)h，水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)之間的(de)(de)(de)夾角(jiao)為(wei)β。建立(li)如(ru)圖(tu)(tu)所示坐標系（x，，缺(que)x,y)陷(xian)走(zou)向(xiang)平(ping)(ping)(ping)行于y軸(zhou)(zhou)，缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)分布滿足磁(ci)偶極子模型，水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈運動(dong)方向(xiang)與(yu)x軸(zhou)(zhou)平(ping)(ping)(ping)行。從圖(tu)(tu)中可以看出，當水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)形成(cheng)一(yi)定(ding)夾角(jiao)時(shi)，組成(cheng)水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈的(de)(de)(de)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)均會產(chan)生感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢，因此水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈整體輸(shu)出為(wei)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢之差(cha)。設四(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)L1、和L4產(chan)生的(de)(de)(de)感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢輸(shu)出分別為(wei)e1e2和，則可獲得水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢輸(shu)出Δehorizontal為(wei)：
如圖4-77所示，進一步將(jiang)四段導線交(jiao)界(jie)點(dian)沿(yan)x軸投(tou)影，將(jiang)水平線圈分解為(wei)和(he)L6六段導線，其交(jiao)界(jie)點(dian)x軸坐標分別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時，水平線圈09x感(gan)應電動勢(shi)(shi)為(wei)處(chu)于前端三(san)段導線和(he)尾(wei)部(bu)三(san)段導線感(gan)應電動勢(shi)(shi)之差
進一步設線(xian)圈(quan)(quan)(quan)寬度(du)參數w=0.3253mm，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)長度(du)mm，水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)運行速度(du)為1m／s，根據式(shi)（4-37），繪(hui)制水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)感應電動勢(shi)與(yu)夾角β的關系曲線(xian)，如圖4-79所示。從(cong)圖中可以(yi)看出(chu)(chu)，隨著夾角β不(bu)斷增大，水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)感應電動勢(shi)不(bu)斷減小；當(dang)(dang)水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)與(yu)缺陷走向平(ping)行時感應電動勢(shi)幅值最(zui)大，當(dang)(dang)兩者垂直時幾(ji)乎(hu)沒有(you)感應電動勢(shi)輸出(chu)(chu)。
利(li)用鋼(gang)板(ban)漏(lou)磁檢測(ce)試驗(yan)研究水平(ping)線(xian)圈(quan)敏感(gan)方向(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)夾(jia)角對檢測(ce)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)的影響，感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)的長(chang)度(du)、寬度(du)和(he)(he)高度(du)分別(bie)為11mm、2mm和(he)(he)2mm，線(xian)徑為0.13mm，共30匝，水平(ping)線(xian)圈(quan)中心提離值(zhi)h為1.5mm。一共進行(xing)(xing)(xing)四(si)組試驗(yan)，使水平(ping)線(xian)圈(quan)與不(bu)同走向(xiang)缺陷(xian)平(ping)行(xing)(xing)(xing)放置進行(xing)(xing)(xing)檢測(ce)，如(ru)圖(tu)4-80所示。水平(ping)線(xian)圈(quan)以恒定速度(du)0.5m／s依次通過缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和(he)(he)Cyk4獲得(de)如(ru)圖(tu)4-81所示的檢測(ce)信(xin)號(hao)。
從圖(tu)4-81中(zhong)可以(yi)看出，按不(bu)(bu)同方向布置的水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈產生了不(bu)(bu)同的漏磁信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)輸出：當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)90°方向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減(jian)小(xiao)，其中(zhong)Ckt缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最大，4缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最小(xiao)；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)70°方向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck2缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最大，信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)次(ci)(ci)之，然后(hou)依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Crk3和(he)C,k4當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)45°方向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck3缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)有所增加，而Cukl和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)均降低；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)20°方向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck4缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)增加，其余三個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)都降低，而且C,k1Crk2和(he)C,k3信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由小(xiao)到大排列(lie)。
繪(hui)制不(bu)同走向(xiang)缺陷檢測信號(hao)峰值與水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)布置方向(xiang)的(de)關系(xi)曲線(xian)(xian)，如圖4-82所(suo)示。從圖中可以看出，當水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)以不(bu)同方向(xiang)掃查同一缺陷時(shi)將產(chan)生不(bu)同的(de)檢測信號(hao)幅(fu)(fu)值。當水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與缺陷走向(xiang)平行時(shi)，信號(hao)幅(fu)(fu)值最大；隨著兩者方向(xiang)夾角的(de)增大，信號(hao)幅(fu)(fu)值逐漸降低(di)。
圖4-83所示為(wei)垂直線(xian)圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷走向(xiang)存在一定夾(jia)角時的(de)漏磁場掃查原理圖，線(xian)圈(quan)長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，線(xian)圈(quan)中心提離值為(wei)H，垂直線(xian)圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷走向(xiang)之間的(de)夾(jia)角為(wei)β。建立(li)如圖所示坐(zuo)標系（x,y)），缺(que)陷走向(xiang)平(ping)行于(yu)y軸，垂直線(xian)圈(quan)運動方(fang)向(xiang)與(yu)(yu)x軸平(ping)行。
垂直線圈由(you)四段導(dao)線L1、L2、L3和(he)L組成(cheng)，其感應電動勢輸出分別(bie)為e1e2、e3和(he)e4，
設(she)線圈(quan)(quan)寬度(du)參數(shu)w＝0.15mm，線圈(quan)(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直(zhi)線圈(quan)(quan)運l=12.行速度(du)為1.0m／s，根據式（4-42）繪(hui)制(zhi)垂(chui)(chui)直(zhi)線圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢與(yu)夾(jia)角(jiao)β的關系曲線，如圖(tu)4-85所(suo)示。從圖(tu)中可(ke)以看出，隨著夾(jia)角(jiao)β的不(bu)斷(duan)增大，垂(chui)(chui)直(zhi)線圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢不(bu)斷(duan)減小。當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)與(yu)缺陷走向(xiang)平行時，感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢輸出最大；當(dang)(dang)兩(liang)者垂(chui)(chui)直(zhi)時，幾乎沒有感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢輸出。
采(cai)用與水平線(xian)圈相同的試驗方(fang)法，研究垂直線(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)與缺陷走向(xiang)夾角對漏磁檢測信(xin)號的影響。將感應線(xian)圈垂直擺放，垂直線(xian)圈中心提離值H為(wei)(wei)2mm。同樣本試驗分為(wei)(wei)四組(zu)，分別使垂直線(xian)圈以不(bu)同的布(bu)置方(fang)向(xiang)依(yi)次掃查(cha)四個缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度(du)為(wei)(wei)0.5ms，如(ru)圖4-86所(suo)示，并獲得不(bu)同走向(xiang)缺陷的信(xin)號幅值與垂直線(xian)圈布(bu)置方(fang)向(xiang)的關系曲線(xian)，如(ru)圖4-87所(suo)示。
從圖4-87中(zhong)可以(yi)看出，當垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)不同(tong)布置方(fang)向掃查四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)變化規律與水平線(xian)(xian)圈(quan)相同(tong)：當垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)90°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)減小(xiao)(xiao)，其中(zhong)C，k1缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大，C4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)(zui)小(xiao)(xiao)；當垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)70°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大，C信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)(ci)(ci)之(zhi)，然后(hou)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)為Ck3和C4k4；當垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)45°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，C,k3缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)明顯(xian)增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)有所增(zeng)加，而Ck1和Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)均降低；當垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)20°方(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，Crk4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)加，其余三個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)都降低，而且Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)由小(xiao)(xiao)到大排(pai)列。
繪制不同(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢測信號(hao)(hao)(hao)峰值(zhi)(zhi)與(yu)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈布(bu)置(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的關系曲(qu)線(xian)，如圖4-88所(suo)示。從(cong)圖中可以(yi)看出(chu)，當(dang)(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈以(yi)不同(tong)布(bu)置(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)掃(sao)查同(tong)一缺(que)陷(xian)(xian)時將產生(sheng)不同(tong)的檢測信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)。當(dang)(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)行時，信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最大，隨(sui)著(zhu)兩者方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)夾角的增大，信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)逐漸(jian)降低。
2. 多向性陣列感應線圈(quan)消除(chu)方法
與(yu)標準缺陷(xian)相比，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺陷(xian)檢(jian)測信號幅值(zhi)更低(di)的(de)(de)原因有：一方(fang)面，不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管漏(lou)磁(ci)檢(jian)測采用軸向(xiang)(xiang)和(he)周向(xiang)(xiang)復合磁(ci)化(hua)方(fang)式對不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管進(jin)行局部磁(ci)化(hua)，從(cong)而導致與(yu)磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)形成夾(jia)(jia)角的(de)(de)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場強度(du)更低(di)；另(ling)一方(fang)面，在缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場拾取(qu)過程中(zhong)，檢(jian)測線(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺陷(xian)會(hui)形成一定夾(jia)(jia)角，從(cong)而降低(di)缺陷(xian)檢(jian)測信號的(de)(de)幅值(zhi)。為(wei)實現具有不同走向(xiang)(xiang)的(de)(de)同尺寸(cun)缺陷(xian)的(de)(de)一致性檢(jian)測與(yu)評價，提出基于(yu)多向(xiang)(xiang)性陣(zhen)列感應線(xian)圈的(de)(de)布置(zhi)方(fang)法。水平(ping)線(xian)圈與(yu)垂(chui)直線(xian)圈布置(zhi)方(fang)法相同，以水平(ping)線(xian)圈作為(wei)消(xiao)除方(fang)法的(de)(de)闡述對象。
在(zai)實(shi)際生(sheng)產過程中(zhong)(zhong)，當生(sheng)產工藝參數確(que)定后，同批鋼管中(zhong)(zhong)自然缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)大致相同。如圖(tu)4-89所示，設(she)鋼管中(zhong)(zhong)存在(zai)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1，并與磁(ci)化場(chang)(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)ao，由于在(zai)物料運輸過程中(zhong)(zhong)可(ke)能出現鋼管方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)倒置(zhi)，因(yin)此(ci)，斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)也可(ke)能會(hui)與磁(ci)化場(chang)(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)ππ-α0，如斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)3。對(dui)(dui)此(ci)，在(zai)探頭內部布置(zhi)多向(xiang)(xiang)性陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)感(gan)應(ying)線圈S1、S2和(he)S3，分別與磁(ci)化場(chang)(chang)形成夾角(jiao)a1、α2和(he)α3其(qi)中(zhong)(zhong)，第一排(pai)陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)感(gan)應(ying)線圈S，對(dui)(dui)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1進行(xing)掃查，根(gen)據水平線圈敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)夾角(jiao)對(dui)(dui)檢(jian)測(ce)信號幅值的影響規律(lv)，線圈敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)應(ying)該與缺(que)(que)(que)陷(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)平行(xing)，即(ji)α1=α0；第二排(pai)陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)感(gan)應(ying)線圈S2用于檢(jian)測(ce)標準(zhun)垂直缺(que)(que)(que)陷(xian)2和(he)校(xiao)驗設(she)備狀態，因(yin)此(ci)線圈敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與磁(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)垂直，即(ji)a2=90°第三排(pai)陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)感(gan)應(ying)線圈S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)平行(xing)，即(ji)α3=π-α0。
從而，通過多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)感應線(xian)圈(quan)布(bu)置方式可以最大限度(du)地提高斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷(xian)(xian)的檢測信(xin)號幅值，并消除線(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾角引起(qi)的檢測信(xin)號幅值差異。圖(tu)4-90所示為(wei)針對鋼管上(shang)有30°斜向(xiang)(xiang)(xiang)自(zi)然缺陷(xian)(xian)而制作的多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)感應線(xian)圈(quan)探(tan)頭(tou)芯。
在消除(chu)了(le)水平線圈敏(min)感(gan)方向(xiang)與缺(que)(que)(que)陷走向(xiang)夾角(jiao)引起(qi)的(de)(de)檢測(ce)信號差異之(zhi)后，需要(yao)進一步消除(chu)由于缺(que)(que)(que)陷走向(xiang)帶來的(de)(de)漏磁場(chang)強度差異，為此對斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷檢測(ce)通道進行(xing)增益補償(chang)。陣列感(gan)應(ying)線圈S1、S2和S3分(fen)別(bie)通過斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷1、標準(zhun)缺(que)(que)(que)陷2和斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷3之(zhi)后輸(shu)出信號峰值分(fen)別(bie)為e1、2和e3，設(she)陣列感(gan)應(ying)線圈S1和S3增益補償(chang)參數分(fen)別(bie)為和a3，經補償(chang)后使得不同(tong)走向(xiang)缺(que)(que)(que)陷10具有(you)相同(tong)的(de)(de)信號幅(fu)值。
