不銹鋼(gang)管自動(dong)化漏磁檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼管進行全方位檢測，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、缺陷走向對漏磁場(chang)分(fen)布(bu)的影響
由于軋制工藝不(bu)完善而產(chan)生(sheng)的(de)鋼(gang)管自然(ran)缺(que)陷(xian)一般與(yu)軸(zhou)線成(cheng)一定斜(xie)角(jiao)。與(yu)標準橫(heng)、縱向(xiang)缺(que)陷(xian)相比，斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁場強度更低。斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管生(sheng)產(chan)過程中(zhong)最(zui)為常見的(de)一種缺(que)陷(xian)，但在實(shi)際檢(jian)(jian)測過程中(zhong)往往以標準垂直(zhi)缺(que)陷(xian)作為評判標準，從而容(rong)易造(zao)成(cheng)斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)的(de)漏(lou)(lou)檢(jian)(jian)。為實(shi)現對(dui)具(ju)有(you)不(bu)同(tong)(tong)走向(xiang)的(de)同(tong)(tong)尺寸(cun)缺(que)陷(xian)的(de)一致性檢(jian)(jian)測與(yu)評價，必須提(ti)出相應(ying)的(de)漏(lou)(lou)磁場差異消(xiao)除方法。
1. 斜向(xiang)缺陷的漏磁場分布(bu)特性
圖4-58所示缺(que)陷分別(bie)為用于(yu)校(xiao)驗設備(bei)的(de)標準(zhun)人工刻槽(cao)和鋼(gang)管軋制過(guo)程中形成的(de)自然斜向(xiang)缺(que)陷。與標準(zhun)刻槽(cao)相比(bi)，斜向(xiang)缺(que)陷走(zou)向(xiang)與磁化場之間存在(zai)一定傾斜夾(jia)角，會導(dao)致相同尺寸斜向(xiang)缺(que)陷的(de)漏磁場強度更低，從而容易形成漏檢。
建立(li)如圖4-59所示(shi)的(de)斜向缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)分(fen)析模型，缺陷(xian)1、缺陷(xian)2和缺陷(xian)3依次與(yu)磁化場(chang)(chang)B。形成夾角a1、α2和3，深度和寬度分(fen)別(bie)為(wei)d和2b，并形成漏磁場(chang)(chang)分(fen)布B2和B3。
當缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向垂直(zhi)于(yu)磁(ci)(ci)化場方向時(shi)，由(you)于(yu)在(zai)(zai)磁(ci)(ci)化方向上缺(que)(que)陷(xian)(xian)左右兩側(ce)磁(ci)(ci)介質具(ju)有完全對(dui)(dui)稱(cheng)性，漏(lou)磁(ci)(ci)場可簡(jian)化為(y,z)二維模型；但(dan)如果缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向與磁(ci)(ci)化方向不垂直(zhi)，此時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)(xian)左右兩側(ce)磁(ci)(ci)介質在(zai)(zai)磁(ci)(ci)化方向上不對(dui)(dui)稱(cheng)，會對(dui)(dui)磁(ci)(ci)力線路徑造成擾(rao)動(dong)，從而形成三(san)維空間分布的(de)非對(dui)(dui)稱(cheng)漏(lou)磁(ci)(ci)場。
以(yi)缺(que)陷(xian)兩側面上P1、P2和P3點作(zuo)為研究(jiu)對象，分(fen)析缺(que)陷(xian)兩側面磁(ci)勢(shi)分(fen)布。圖4-60a所示為斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)分(fen)析模型，根(gen)據磁(ci)路原(yuan)理，沿著(zhu)磁(ci)力(li)線路徑分(fen)布的P1、P2和P3處磁(ci)勢(shi)Uml、Um2和Um3滿足如(ru)下關(guan)系式(shi)：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化(hua)場磁(ci)通量(liang)達(da)到1點(dian)時會產生(sheng)分流，一部(bu)分磁(ci)通量(liang)2會沿著(zhu)平行于(yu)缺陷(xian)Φ方(fang)向達(da)到磁(ci)勢更低的P2點(dian)，而剩(sheng)余(yu)部(bu)分磁(ci)通量(liang)則(ze)經過缺陷(xian)到達(da)P3點(dian)，從而形成漏(lou)磁(ci)場B1，根據(ju)磁路的基爾霍(huo)夫第(di)一定(ding)律，磁通量滿(man)足以下(xia)關系式：
建立如(ru)圖4-61所(suo)示(shi)的(de)仿真模(mo)型，計算(suan)缺陷走向對漏磁(ci)場分(fen)(fen)布(bu)的(de)影響(xiang)。測試鋼板的(de)長、寬和高分(fen)(fen)別為(wei)(wei)500mm、100mm和10mm，鋼管材質為(wei)(wei)25鋼。穿過(guo)式磁(ci)化(hua)線圈內腔(qiang)寬度(du)(du)(du)(du)和高度(du)(du)(du)(du)分(fen)(fen)別116mm和12mm，外(wai)輪(lun)廓寬度(du)(du)(du)(du)和高度(du)(du)(du)(du)分(fen)(fen)別為(wei)(wei)216mm和112mm，線圈厚(hou)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)100mm，，方向如(ru)圖所(suo)示(shi)。漏磁(ci)場提取(qu)路徑l位于鋼板上(shang)方中心位置處，提離(li)值(zhi)為(wei)(wei)1.0mm，并建立如(ru)圖所(suo)示(shi)坐標系(x,y,z)
當α=90°以及(ji)α=60°時(shi)(shi)計算缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場矢量分(fen)布，如圖4-62所示(shi)。當缺(que)陷走向與(yu)磁(ci)(ci)化方(fang)向垂(chui)直(zhi)時(shi)(shi)，所有(you)磁(ci)(ci)力線均(jun)垂(chui)直(zhi)通(tong)過缺(que)陷，如圖4-62a所示(shi)；當缺(que)陷走向與(yu)磁(ci)(ci)化方(fang)向存在一(yi)定夾角時(shi)(shi)，一(yi)部(bu)分(fen)磁(ci)(ci)力線沿著(zhu)平行于缺(que)陷方(fang)向分(fen)布，其余部(bu)分(fen)磁(ci)(ci)力線則沿著(zhu)近似垂(chui)直(zhi)于缺(que)陷方(fang)向通(tong)過，如圖4-62b所示(shi)。
采用圖4-61所示(shi)的模型，夾(jia)角(jiao)α分別取0°、15°、30°、45°、60°和(he)75°，沿路徑l提取磁(ci)場(chang)分量(liang)Bx、By、、B2以及磁(ci)通量(liang)密度B，并繪制成(cheng)如圖4-63～圖4-66所示(shi)的關系曲線(xian)。
從(cong)圖(tu)(tu)4-63中可以(yi)看出，隨(sui)著夾角α的(de)增大(da)(da)，漏磁場分量(liang)B2幅值呈(cheng)(cheng)現先增大(da)(da)后(hou)減小的(de)規律。從(cong)圖(tu)(tu)4-64～圖(tu)(tu)4-66中可以(yi)看出，隨(sui)著夾角α的(de)不斷(duan)增大(da)(da)，By、和磁通量(liang)密度B幅值均(jun)呈(cheng)(cheng)不斷(duan)上(shang)升趨勢，當缺陷走向與(yu)磁化場方向垂直時，幅值達到最大(da)(da)值。
從圖中(zhong)還可(ke)以看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)α的不斷增大(da)，BxB、B2和B分(fen)布寬度(du)(du)均在不斷減小(xiao)。進一步提取漏(lou)磁場(chang)分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)，繪制其與夾(jia)角(jiao)α的關(guan)系曲線，如圖4-67所示。從圖中(zhong)可(ke)以看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)α的增大(da)，漏(lou)磁場(chang)分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)不斷變小(xiao)；當夾(jia)角(jiao)α較小(xiao)時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)下降(jiang)(jiang)較快；當夾(jia)角(jiao)α較大(da)時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)下降(jiang)(jiang)緩慢。
由于磁力線(xian)經過斜向(xiang)缺(que)陷(xian)時(shi)基本沿著垂直于缺(que)陷(xian)方向(xiang)通過，因(yin)此，提(ti)取(qu)路徑l與漏磁場分(fen)布(bu)方向(xiang)會存在夾角(jiao)，為此，將漏磁場變換到提(ti)取(qu)路徑l方向(xiang)上，即
z≈z'/sino (4-31) 式(shi)中，z＇為垂直于缺陷方向的坐標軸。
繪制漏(lou)磁(ci)場分量(liang)B，峰-峰值點寬度與(yu)1／sina之(zhi)間的(de)關(guan)系曲(qu)線，如圖(tu)4-68所示。從圖(tu)中可(ke)以看出，峰-峰值點寬度與(yu)1／sina之(zhi)間成近(jin)似正比關(guan)系，與(yu)式(shi)（4-31）所示的(de)變換關(guan)系相符(fu)。
2. 缺陷走向對漏(lou)磁場(chang)分布的(de)影(ying)響(xiang)
在鋼板上刻制(zhi)不同走(zou)(zou)向(xiang)的缺(que)(que)陷(xian)，并進行(xing)漏磁檢測(ce)試驗。鋼板的長度、寬度和(he)(he)厚度分別(bie)為(wei)750mm、100mm和(he)(he)10mm，并在其表面加工4個(ge)走(zou)(zou)向(xiang)不同的缺(que)(que)陷(xian)，深度和(he)(he)寬度分別(bie)為(wei)2mm和(he)(he)1.5mm，夾角α分別(bie)為(wei)20°、45°、70°和(he)(he)90°，如(ru)圖4-69所示(shi)。
磁化電流設置為5A且傳(chuan)(chuan)感器(qi)提離值為1.0mm。將鋼板以(yi)恒定速度(du)0.5m／s通過檢(jian)測(ce)系統(tong)，使傳(chuan)(chuan)感器(qi)依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，并分(fen)別(bie)記錄漏磁場x、y、z軸分(fen)量檢(jian)測(ce)信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所示。
從試驗(yan)結果可以(yi)看出，隨(sui)著(zhu)夾角α的(de)(de)不斷(duan)增(zeng)大，漏磁場(chang)分量B，幅值(zhi)呈現先增(zeng)大后減小的(de)(de)趨(qu)勢(shi)，而漏磁場(chang)分量B，和B，則不斷(duan)增(zeng)強(qiang)，試驗(yan)結果與理論分析(xi)吻合。
從圖(tu)中還可以(yi)(yi)看出(chu)，隨著(zhu)(zhu)夾(jia)角α的不(bu)斷(duan)(duan)增大，檢測(ce)信(xin)號寬度(du)不(bu)斷(duan)(duan)減小(xiao)。進一(yi)步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏(lou)磁場分量B，的信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬度(du)，并繪(hui)制(zhi)其(qi)與(yu)夾(jia)角α和1／sina的關(guan)(guan)系(xi)曲(qu)線，如圖(tu)4-73和圖(tu)4-74所示。從圖(tu)中可以(yi)(yi)看出(chu)，隨著(zhu)(zhu)夾(jia)角α的不(bu)斷(duan)(duan)增大，B，信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬度(du)不(bu)斷(duan)(duan)減小(xiao)，并與(yu)1／sina成近似正比關(guan)(guan)系(xi)，與(yu)仿真及理論(lun)分析結(jie)論(lun)相同。
二、消(xiao)除缺陷(xian)走(zou)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. 感應線圈與(yu)裂紋夾(jia)角對檢測信(xin)號(hao)的影響(xiang)
分析感(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)夾角(jiao)對漏磁檢測(ce)信號(hao)的影響(xiang)。感(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)也即感(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長軸(zhou)方(fang)向(xiang)，如圖4-75所(suo)示(shi)，感(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與試件軸(zhou)向(xiang)垂(chui)直(zhi)，當試件上存在不同走(zou)向(xiang)缺陷時(shi)，感(gan)(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)將與其形成不同的夾角(jiao)，從而引起檢測(ce)信號(hao)幅值差異。
圖(tu)4-76所示為水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)與缺陷走(zou)向存在一定夾(jia)(jia)角時的漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)檢測原理。線(xian)圈(quan)長度為l，寬度為2w，提離值為h，水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向與缺陷走(zou)向之(zhi)間(jian)的夾(jia)(jia)角為β。建立(li)如圖(tu)所示坐標(biao)系（x，，缺x,y)陷走(zou)向平(ping)(ping)行于y軸，缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)分布滿足(zu)磁(ci)(ci)偶極(ji)子(zi)模型，水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)運動(dong)方向與x軸平(ping)(ping)行。從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出，當水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向與缺陷走(zou)向形成(cheng)一定夾(jia)(jia)角時，組成(cheng)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)的四段(duan)導(dao)線(xian)均會產(chan)(chan)生感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢，因此水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)整體輸(shu)出為四段(duan)導(dao)線(xian)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢之(zhi)差(cha)。設四段(duan)導(dao)線(xian)L1、和(he)L4產(chan)(chan)生的感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢輸(shu)出分別為e1e2和(he)，則可(ke)獲得水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢輸(shu)出Δehorizontal為：
如圖4-77所(suo)示，進一步(bu)將四段(duan)導線(xian)交界(jie)點(dian)沿x軸(zhou)投(tou)影，將水(shui)平(ping)線(xian)圈分(fen)解為(wei)和(he)(he)L6六段(duan)導線(xian)，其交界(jie)點(dian)x軸(zhou)坐標分(fen)別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和(he)(he)此(ci)時，水(shui)平(ping)線(xian)圈09x感(gan)應電動勢(shi)(shi)為(wei)處于(yu)前端(duan)三(san)段(duan)導線(xian)和(he)(he)尾(wei)部三(san)段(duan)導線(xian)感(gan)應電動勢(shi)(shi)之差(cha)
進一步(bu)設線圈寬度參數w=0.3253mm，線圈長度mm，水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈運行速(su)度為(wei)1m／s，根據式(shi)（4-37），繪制水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)與夾角(jiao)β的關系曲線，如圖(tu)4-79所示。從圖(tu)中可以(yi)看出，隨著(zhu)夾角(jiao)β不斷增大，水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)不斷減小(xiao)；當水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈與缺陷走向平(ping)(ping)行時感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)幅值(zhi)最大，當兩者(zhe)垂(chui)直時幾乎沒有(you)感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)輸(shu)出。
利用鋼板漏磁檢(jian)測試驗研(yan)究水平(ping)(ping)線圈(quan)敏感方向(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)夾角對(dui)檢(jian)測信(xin)號幅值的影響，感應線圈(quan)的長度、寬度和高(gao)度分別為11mm、2mm和2mm，線徑(jing)為0.13mm，共30匝，水平(ping)(ping)線圈(quan)中心提離值h為1.5mm。一共進行四組(zu)試驗，使水平(ping)(ping)線圈(quan)與不同走向(xiang)缺陷(xian)平(ping)(ping)行放置(zhi)進行檢(jian)測，如圖(tu)4-80所(suo)示(shi)。水平(ping)(ping)線圈(quan)以恒定速(su)度0.5m／s依次(ci)通過缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得(de)如圖(tu)4-81所(suo)示(shi)的檢(jian)測信(xin)號。
從圖(tu)4-81中(zhong)可以看出(chu)，按(an)不(bu)同方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)布置的水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)產生了不(bu)同的漏磁(ci)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)輸(shu)出(chu)：當(dang)(dang)(dang)水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以90°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依次(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷時(shi)(shi)(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)依次(ci)減小(xiao)，其中(zhong)Ckt缺(que)(que)(que)陷信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)最大(da)，4缺(que)(que)(que)陷信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)最小(xiao)；當(dang)(dang)(dang)水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以70°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依次(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷時(shi)(shi)(shi)，Ck2缺(que)(que)(que)陷信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)最大(da)，信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)之，然后依次(ci)為Crk3和C,k4當(dang)(dang)(dang)水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以45°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依次(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷時(shi)(shi)(shi)，Ck3缺(que)(que)(que)陷信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)有所增加，而(er)Cukl和Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)均降低；當(dang)(dang)(dang)水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以20°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依次(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷時(shi)(shi)(shi)，Ck4缺(que)(que)(que)陷信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)增加，其余(yu)三個(ge)缺(que)(que)(que)陷信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)都降低，而(er)且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)依次(ci)由(you)小(xiao)到大(da)排列。
繪制不同(tong)走向(xiang)缺(que)陷(xian)檢測信(xin)號(hao)峰(feng)值(zhi)與水(shui)平線(xian)圈布置方向(xiang)的關系(xi)曲線(xian)，如(ru)圖4-82所示。從圖中可以(yi)(yi)看(kan)出，當水(shui)平線(xian)圈以(yi)(yi)不同(tong)方向(xiang)掃(sao)查(cha)同(tong)一缺(que)陷(xian)時將產生不同(tong)的檢測信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)。當水(shui)平線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)與缺(que)陷(xian)走向(xiang)平行時，信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最大；隨著兩者方向(xiang)夾角(jiao)的增大，信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)逐漸降低。
圖4-83所(suo)示(shi)(shi)為(wei)(wei)垂直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向與(yu)缺(que)(que)陷走向存在一定夾(jia)角時(shi)的(de)漏磁場掃查(cha)原理圖，線(xian)圈(quan)(quan)長度(du)(du)為(wei)(wei)l，寬度(du)(du)為(wei)(wei)2w，線(xian)圈(quan)(quan)中心提離值為(wei)(wei)H，垂直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向與(yu)缺(que)(que)陷走向之間的(de)夾(jia)角為(wei)(wei)β。建(jian)立如圖所(suo)示(shi)(shi)坐標(biao)系（x,y)），缺(que)(que)陷走向平行于y軸，垂直線(xian)圈(quan)(quan)運動方(fang)向與(yu)x軸平行。
垂直(zhi)線(xian)(xian)圈由四段導線(xian)(xian)L1、L2、L3和(he)L組成，其感應電動勢輸(shu)出分別為(wei)e1e2、e3和(he)e4，
設線(xian)圈(quan)(quan)寬(kuan)度(du)參數w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂直線(xian)圈(quan)(quan)運(yun)l=12.行速度(du)為1.0m／s，根(gen)據式（4-42）繪制垂直線(xian)圈(quan)(quan)感應(ying)電(dian)動(dong)勢與夾(jia)角(jiao)β的(de)關系曲線(xian)，如圖(tu)4-85所示(shi)。從圖(tu)中可以(yi)看出(chu)，隨著夾(jia)角(jiao)β的(de)不斷增大，垂直線(xian)圈(quan)(quan)感應(ying)電(dian)動(dong)勢不斷減小。當垂直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向與缺陷走向平行時，感應(ying)電(dian)動(dong)勢輸(shu)出(chu)最大；當兩(liang)者垂直時，幾乎沒有感應(ying)電(dian)動(dong)勢輸(shu)出(chu)。
采(cai)用(yong)與(yu)水平線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)相同的試驗方(fang)法(fa)，研究垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)敏(min)感方(fang)向與(yu)缺陷(xian)(xian)走(zou)向夾(jia)角對(dui)漏磁檢測(ce)信號的影響(xiang)。將(jiang)感應線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)垂(chui)(chui)直(zhi)擺放，垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中心提離值H為2mm。同樣本試驗分為四(si)組，分別使垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)以(yi)不同的布置方(fang)向依(yi)次掃(sao)查四(si)個缺陷(xian)(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為0.5ms，如圖4-86所示(shi)(shi)，并獲得不同走(zou)向缺陷(xian)(xian)的信號幅值與(yu)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)布置方(fang)向的關系曲線(xian)，如圖4-87所示(shi)(shi)。
從圖4-87中可以(yi)看出(chu)，當(dang)垂直(zhi)線(xian)(xian)圈以(yi)不(bu)同布置方向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)查四個缺陷(xian)(xian)(xian)時，檢測(ce)信(xin)號(hao)(hao)變化規律與(yu)水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈相(xiang)同：當(dang)垂直(zhi)線(xian)(xian)圈以(yi)90°方向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺陷(xian)(xian)(xian)時，檢測(ce)信(xin)號(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)減小，其(qi)中C，k1缺陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最大，C4缺陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最小；當(dang)垂直(zhi)線(xian)(xian)圈以(yi)70°方向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺陷(xian)(xian)(xian)時，缺陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最大，C信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)(ci)(ci)之，然后依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)垂直(zhi)線(xian)(xian)圈以(yi)45°方向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺陷(xian)(xian)(xian)時，C,k3缺陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)有所增加，而(er)Ck1和(he)Ck2信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)均降(jiang)低；當(dang)垂直(zhi)線(xian)(xian)圈以(yi)20°方向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)四個缺陷(xian)(xian)(xian)時，Crk4缺陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)增加，其(qi)余三個缺陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都(dou)降(jiang)低，而(er)且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)由小到大排列。
繪(hui)制不(bu)同走(zou)向(xiang)缺陷(xian)檢測(ce)(ce)信號峰值(zhi)(zhi)與(yu)垂直線(xian)(xian)圈布(bu)置(zhi)方(fang)向(xiang)的關系(xi)曲(qu)線(xian)(xian)，如圖(tu)4-88所示。從(cong)圖(tu)中可以(yi)看出(chu)，當垂直線(xian)(xian)圈以(yi)不(bu)同布(bu)置(zhi)方(fang)向(xiang)掃查(cha)同一缺陷(xian)時將產生不(bu)同的檢測(ce)(ce)信號幅(fu)值(zhi)(zhi)。當垂直線(xian)(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)與(yu)缺陷(xian)走(zou)向(xiang)平行時，信號幅(fu)值(zhi)(zhi)最大(da)，隨著兩者方(fang)向(xiang)夾(jia)角的增大(da)，信號幅(fu)值(zhi)(zhi)逐漸降低。
2. 多向性陣列(lie)感應線圈消除方(fang)法(fa)
與(yu)標準(zhun)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)相(xiang)比，斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅值更低(di)的(de)(de)原因有：一(yi)(yi)方(fang)面，不(bu)銹鋼管漏磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)采用軸(zhou)向(xiang)和(he)周向(xiang)復合磁(ci)化(hua)方(fang)式對(dui)不(bu)銹鋼管進行局部磁(ci)化(hua)，從而(er)(er)導致(zhi)與(yu)磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)形成夾角(jiao)的(de)(de)斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場強度更低(di)；另一(yi)(yi)方(fang)面，在缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場拾(shi)取過(guo)程中(zhong)，檢(jian)(jian)測(ce)線圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)與(yu)斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)會形成一(yi)(yi)定夾角(jiao)，從而(er)(er)降低(di)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)(de)幅值。為(wei)實現具有不(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)的(de)(de)同(tong)尺寸(cun)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)一(yi)(yi)致(zhi)性檢(jian)(jian)測(ce)與(yu)評價，提出基于多向(xiang)性陣列感應線圈(quan)的(de)(de)布(bu)置方(fang)法。水平(ping)(ping)線圈(quan)與(yu)垂直(zhi)線圈(quan)布(bu)置方(fang)法相(xiang)同(tong)，以(yi)水平(ping)(ping)線圈(quan)作為(wei)消除方(fang)法的(de)(de)闡述對(dui)象。
在(zai)(zai)實(shi)際生產過程中(zhong)，當(dang)生產工(gong)藝參數確定后(hou)，同批鋼(gang)管(guan)中(zhong)自然(ran)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往往大致(zhi)相同。如圖(tu)4-89所示，設鋼(gang)管(guan)中(zhong)存在(zai)(zai)斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1，并(bing)與(yu)磁(ci)(ci)化(hua)場方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)夾角ao，由于(yu)在(zai)(zai)物(wu)料運輸(shu)過程中(zhong)可(ke)能出(chu)現鋼(gang)管(guan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒(dao)置，因此，斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可(ke)能會(hui)與(yu)磁(ci)(ci)化(hua)場方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)夾角ππ-α0，如斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)3。對(dui)此，在(zai)(zai)探頭內部(bu)布(bu)置多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)(gan)應線圈(quan)S1、S2和(he)S3，分(fen)別(bie)與(yu)磁(ci)(ci)化(hua)場形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)夾角a1、α2和(he)α3其中(zhong)，第一排(pai)陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)(gan)應線圈(quan)S，對(dui)斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1進行掃查，根據水(shui)平(ping)(ping)線圈(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾角對(dui)檢(jian)測信號幅(fu)值的影響規(gui)律，線圈(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應該與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即(ji)α1=α0；第二(er)排(pai)陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)(gan)應線圈(quan)S2用(yong)于(yu)檢(jian)測標準垂(chui)直缺(que)(que)(que)陷(xian)2和(he)校驗設備狀態，因此線圈(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直，即(ji)a2=90°第三排(pai)陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)(gan)應線圈(quan)S3方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即(ji)α3=π-α0。
從而(er)，通過多(duo)(duo)向(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)應線(xian)圈(quan)布置方式可以最大限(xian)度地提高斜(xie)向(xiang)(xiang)缺陷的檢測信號幅(fu)值，并消(xiao)除線(xian)圈(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)夾角(jiao)引起的檢測信號幅(fu)值差異。圖4-90所示為針對鋼管上有30°斜(xie)向(xiang)(xiang)自然缺陷而(er)制作(zuo)的多(duo)(duo)向(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)應線(xian)圈(quan)探頭芯。
在消除了(le)水平線圈敏感方向(xiang)與缺陷(xian)(xian)(xian)走向(xiang)夾角(jiao)引起的檢測(ce)信(xin)號(hao)差異(yi)(yi)之后(hou)，需要進一(yi)步消除由于缺陷(xian)(xian)(xian)走向(xiang)帶來(lai)的漏磁場強度(du)差異(yi)(yi)，為(wei)此對斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)(xian)(xian)檢測(ce)通(tong)道進行增益(yi)(yi)補償。陣列感應線圈S1、S2和S3分(fen)(fen)別(bie)通(tong)過斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)(xian)(xian)1、標(biao)準缺陷(xian)(xian)(xian)2和斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)(xian)(xian)3之后(hou)輸出信(xin)號(hao)峰值分(fen)(fen)別(bie)為(wei)e1、2和e3，設陣列感應線圈S1和S3增益(yi)(yi)補償參數分(fen)(fen)別(bie)為(wei)和a3，經補償后(hou)使得不(bu)同走向(xiang)缺陷(xian)(xian)(xian)10具有(you)相同的信(xin)號(hao)幅(fu)值。
