不銹鋼管自動化漏(lou)磁檢(jian)測系統一般采用復合磁化方式對不(bu)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、缺陷走向對漏磁場分布的影響(xiang)
由于軋制(zhi)工藝不完(wan)善而(er)產生的(de)鋼管(guan)自然缺(que)(que)陷(xian)一般與軸線(xian)成一定斜(xie)(xie)角。與標(biao)準(zhun)(zhun)橫、縱(zong)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)相(xiang)(xiang)比，斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁場強度更低。斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)是不銹(xiu)鋼管(guan)生產過(guo)程中最(zui)為常見的(de)一種缺(que)(que)陷(xian)，但在實際(ji)檢(jian)測過(guo)程中往往以標(biao)準(zhun)(zhun)垂直缺(que)(que)陷(xian)作為評判標(biao)準(zhun)(zhun)，從而(er)容(rong)易造成斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)的(de)漏(lou)檢(jian)。為實現對(dui)具有不同(tong)走(zou)向(xiang)的(de)同(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)的(de)一致性檢(jian)測與評價，必須提出相(xiang)(xiang)應的(de)漏(lou)磁場差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁(ci)場(chang)分(fen)布(bu)特性
圖4-58所示(shi)缺(que)陷(xian)分別(bie)為(wei)用于校(xiao)驗設備(bei)的標(biao)準人工刻槽(cao)和鋼管軋(ya)制過(guo)程中(zhong)形成的自(zi)然斜向缺(que)陷(xian)。與標(biao)準刻槽(cao)相(xiang)比，斜向缺(que)陷(xian)走向與磁化場之間存在一定傾(qing)斜夾角(jiao)，會(hui)導致相(xiang)同尺(chi)寸斜向缺(que)陷(xian)的漏(lou)磁場強(qiang)度更低(di)，從而(er)容易形成漏(lou)檢。
建立如圖4-59所示的(de)斜向(xiang)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁場分(fen)析模型，缺陷(xian)(xian)1、缺陷(xian)(xian)2和缺陷(xian)(xian)3依次與磁化(hua)場B。形成夾角(jiao)a1、α2和3，深度和寬度分(fen)別為d和2b，并形成漏(lou)磁場分(fen)布B2和B3。
當缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直于(yu)磁化(hua)場(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)時(shi)，由于(yu)在磁化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)左(zuo)(zuo)右(you)兩側磁介(jie)質具有完全對(dui)稱性，漏磁場(chang)可簡化(hua)為(y,z)二(er)維模型；但(dan)如(ru)果缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與磁化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不垂直，此時(shi)，缺(que)陷(xian)(xian)(xian)左(zuo)(zuo)右(you)兩側磁介(jie)質在磁化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)不對(dui)稱，會對(dui)磁力線路徑造成(cheng)擾動，從而形成(cheng)三維空間分布的非對(dui)稱漏磁場(chang)。
以缺(que)陷(xian)(xian)兩側面上P1、P2和(he)P3點作(zuo)為研究對象，分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)缺(que)陷(xian)(xian)兩側面磁(ci)勢分(fen)(fen)(fen)布。圖4-60a所示(shi)為斜向缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)模型，根據磁(ci)路(lu)原(yuan)理，沿著磁(ci)力線路(lu)徑分(fen)(fen)(fen)布的P1、P2和(he)P3處(chu)磁(ci)勢Uml、Um2和(he)Um3滿(man)足如下關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因(yin)此，磁(ci)化(hua)場磁(ci)通量達到1點時會(hui)產生分流(liu)，一部(bu)分磁(ci)通量2會(hui)沿著平行于缺(que)陷(xian)Φ方(fang)向達到磁(ci)勢(shi)更(geng)低的P2點，而剩余部(bu)分磁(ci)通量則(ze)經過缺(que)陷(xian)到達P3點，從而形(xing)成漏磁(ci)場B1，根據磁(ci)路的基爾霍夫(fu)第一定(ding)律，磁(ci)通(tong)量滿足以下(xia)關系式(shi)：
建立(li)如(ru)圖(tu)4-61所示的(de)(de)仿真模型，計算缺陷走(zou)向對漏磁場(chang)分布的(de)(de)影響。測(ce)試(shi)鋼(gang)板(ban)的(de)(de)長(chang)、寬和(he)高分別為500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)管材質為25鋼(gang)。穿過式(shi)磁化線(xian)圈(quan)內腔寬度和(he)高度分別116mm和(he)12mm，外輪廓寬度和(he)高度分別為216mm和(he)112mm，線(xian)圈(quan)厚度為100mm，，方向如(ru)圖(tu)所示。漏磁場(chang)提取(qu)路徑l位于鋼(gang)板(ban)上方中心位置(zhi)處，提離值為1.0mm，并建立(li)如(ru)圖(tu)所示坐標系(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時(shi)計算缺(que)陷(xian)漏磁場(chang)矢量(liang)分(fen)布(bu)，如圖4-62所(suo)示。當缺(que)陷(xian)走向(xiang)與(yu)磁化(hua)方向(xiang)垂(chui)直時(shi)，所(suo)有磁力(li)線均垂(chui)直通過缺(que)陷(xian)，如圖4-62a所(suo)示；當缺(que)陷(xian)走向(xiang)與(yu)磁化(hua)方向(xiang)存在一(yi)定夾角時(shi)，一(yi)部分(fen)磁力(li)線沿著(zhu)平行于缺(que)陷(xian)方向(xiang)分(fen)布(bu)，其余(yu)部分(fen)磁力(li)線則沿著(zhu)近似垂(chui)直于缺(que)陷(xian)方向(xiang)通過，如圖4-62b所(suo)示。
采(cai)用圖4-61所示(shi)的(de)(de)模(mo)型(xing)，夾角(jiao)α分(fen)別取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿(yan)路徑l提取(qu)磁場分(fen)量Bx、By、、B2以(yi)及(ji)磁通量密度B，并(bing)繪制成如圖4-63～圖4-66所示(shi)的(de)(de)關系曲線。
從圖(tu)(tu)4-63中可以看(kan)出(chu)，隨著夾(jia)(jia)角α的增大，漏磁(ci)(ci)場分量(liang)B2幅(fu)值(zhi)呈現(xian)先增大后減(jian)小(xiao)的規律。從圖(tu)(tu)4-64～圖(tu)(tu)4-66中可以看(kan)出(chu)，隨著夾(jia)(jia)角α的不斷增大，By、和磁(ci)(ci)通量(liang)密(mi)度B幅(fu)值(zhi)均呈不斷上升趨勢，當(dang)缺陷走向(xiang)與磁(ci)(ci)化場方向(xiang)垂直(zhi)時，幅(fu)值(zhi)達到最大值(zhi)。
從(cong)圖中(zhong)還(huan)可以(yi)看出，隨(sui)著(zhu)(zhu)夾角α的不斷(duan)(duan)增大(da)，BxB、B2和B分布寬(kuan)(kuan)度均在不斷(duan)(duan)減(jian)小(xiao)。進一(yi)步提取漏(lou)磁場(chang)分量B，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度，繪制(zhi)其與夾角α的關系曲線，如(ru)圖4-67所示。從(cong)圖中(zhong)可以(yi)看出，隨(sui)著(zhu)(zhu)夾角α的增大(da)，漏(lou)磁場(chang)分量B，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度不斷(duan)(duan)變小(xiao)；當夾角α較小(xiao)時，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度下(xia)(xia)降較快；當夾角α較大(da)時，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度下(xia)(xia)降緩慢。
由于(yu)磁力線經(jing)過(guo)斜向(xiang)缺(que)陷時基本沿著(zhu)垂直于(yu)缺(que)陷方向(xiang)通過(guo)，因此，提取路(lu)徑l與漏(lou)(lou)磁場(chang)分布(bu)方向(xiang)會存在夾角(jiao)，為此，將(jiang)漏(lou)(lou)磁場(chang)變(bian)換到提取路(lu)徑l方向(xiang)上(shang)，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷(xian)方向(xiang)的(de)坐標軸。
繪(hui)制漏(lou)磁場分量(liang)B，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)度與(yu)1／sina之間(jian)的(de)關系(xi)曲線，如圖4-68所示。從圖中(zhong)可以(yi)看出，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)度與(yu)1／sina之間(jian)成近似正比關系(xi)，與(yu)式（4-31）所示的(de)變換關系(xi)相符。
2. 缺陷(xian)走(zou)向(xiang)對漏磁場分布的影(ying)響
在(zai)鋼板上(shang)刻制不同走(zou)向(xiang)的(de)(de)缺(que)陷(xian)，并(bing)進(jin)行(xing)漏磁檢(jian)測試驗。鋼板的(de)(de)長度(du)、寬(kuan)度(du)和厚度(du)分別(bie)為750mm、100mm和10mm，并(bing)在(zai)其(qi)表(biao)面(mian)加工4個走(zou)向(xiang)不同的(de)(de)缺(que)陷(xian)，深度(du)和寬(kuan)度(du)分別(bie)為2mm和1.5mm，夾角α分別(bie)為20°、45°、70°和90°，如圖4-69所示。
磁(ci)化電流設(she)置為(wei)(wei)5A且傳感(gan)器提離值(zhi)為(wei)(wei)1.0mm。將鋼板(ban)以(yi)恒定速度0.5m／s通過檢測系統，使傳感(gan)器依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分別記錄漏磁(ci)場x、y、z軸(zhou)分量檢測信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所示。
從試驗(yan)結(jie)果可(ke)以看出(chu)，隨著夾角α的不斷增(zeng)大，漏磁(ci)場分(fen)(fen)量(liang)B，幅值(zhi)呈(cheng)現先增(zeng)大后減小的趨(qu)勢，而(er)漏磁(ci)場分(fen)(fen)量(liang)B，和B，則不斷增(zeng)強，試驗(yan)結(jie)果與理論分(fen)(fen)析吻合(he)。
從圖中(zhong)還可以(yi)看(kan)出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)不斷(duan)(duan)增大，檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)寬度不斷(duan)(duan)減(jian)小。進一步提取缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁(ci)場分量B，的(de)信(xin)號(hao)峰-峰值點寬度，并繪制(zhi)其與夾(jia)角(jiao)α和1／sina的(de)關系曲線(xian)，如圖4-73和圖4-74所示。從圖中(zhong)可以(yi)看(kan)出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)不斷(duan)(duan)增大，B，信(xin)號(hao)峰-峰值點寬度不斷(duan)(duan)減(jian)小，并與1／sina成(cheng)近似(si)正比關系，與仿真及理論分析(xi)結論相同(tong)。
二、消除缺陷走向(xiang)影響(xiang)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(jia)角對檢測信(xin)號的影響
分(fen)析感應線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)感方(fang)向(xiang)與(yu)缺陷走向(xiang)夾角(jiao)對漏磁檢(jian)測(ce)信號的(de)影(ying)響。感應線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)感方(fang)向(xiang)也即感應線(xian)(xian)圈(quan)長軸方(fang)向(xiang)，如圖4-75所示，感應線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)感方(fang)向(xiang)與(yu)試件軸向(xiang)垂(chui)直，當試件上存(cun)在不(bu)同(tong)(tong)走向(xiang)缺陷時(shi)，感應線(xian)(xian)圈(quan)將與(yu)其形成(cheng)不(bu)同(tong)(tong)的(de)夾角(jiao)，從而(er)引(yin)起檢(jian)測(ce)信號幅值差(cha)異。
圖(tu)(tu)4-76所示為水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)與(yu)缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)存在一定夾(jia)角(jiao)時的(de)漏(lou)磁場(chang)檢(jian)測原(yuan)理。線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長(chang)度為l，寬度為2w，提(ti)離值為h，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)之間(jian)的(de)夾(jia)角(jiao)為β。建(jian)立如圖(tu)(tu)所示坐標系（x，，缺x,y)陷(xian)走向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)(ping)行于y軸，缺陷(xian)漏(lou)磁場(chang)分(fen)布滿足磁偶極子模型，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運動方向(xiang)(xiang)與(yu)x軸平(ping)(ping)(ping)行。從圖(tu)(tu)中可以看出(chu)(chu)，當(dang)水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)形成一定夾(jia)角(jiao)時，組成水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的(de)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)均會(hui)產生(sheng)感(gan)應電動勢(shi)，因此水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)整體輸出(chu)(chu)為四(si)段導線(xian)(xian)(xian)感(gan)應電動勢(shi)之差。設(she)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)L1、和L4產生(sheng)的(de)感(gan)應電動勢(shi)輸出(chu)(chu)分(fen)別為e1e2和，則可獲得水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)應電動勢(shi)輸出(chu)(chu)Δehorizontal為：
如圖4-77所示，進一(yi)步將四段(duan)導線交界點沿x軸投影，將水平(ping)線圈(quan)分解為和(he)L6六段(duan)導線，其交界點x軸坐標(biao)分別為x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時，水平(ping)線圈(quan)09x感應電(dian)動勢為處于前端(duan)三(san)段(duan)導線和(he)尾部三(san)段(duan)導線感應電(dian)動勢之差
進(jin)一步設線(xian)(xian)圈(quan)(quan)寬度(du)參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度(du)mm，水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運行速度(du)為1m／s，根據式（4-37），繪(hui)制水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動(dong)勢(shi)與(yu)夾(jia)角(jiao)β的關系曲線(xian)(xian)，如圖(tu)4-79所示(shi)。從圖(tu)中可以看出，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)β不斷增大，水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動(dong)勢(shi)不斷減小；當水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)缺陷走向(xiang)平行時感(gan)應(ying)電動(dong)勢(shi)幅值最(zui)大，當兩者垂直時幾(ji)乎沒有(you)感(gan)應(ying)電動(dong)勢(shi)輸出。
利用鋼板漏磁檢(jian)測(ce)(ce)試驗研究水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向與(yu)缺陷(xian)走向夾角對(dui)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號幅值的(de)影(ying)響，感(gan)應線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)長(chang)度(du)、寬度(du)和高度(du)分別為11mm、2mm和2mm，線(xian)(xian)(xian)(xian)徑為0.13mm，共(gong)30匝，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中心提(ti)離值h為1.5mm。一共(gong)進行四組試驗，使水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)與(yu)不同走向缺陷(xian)平(ping)行放(fang)置進行檢(jian)測(ce)(ce)，如(ru)圖(tu)(tu)4-80所示。水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)以恒(heng)定速度(du)0.5m／s依次(ci)通過缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得如(ru)圖(tu)(tu)4-81所示的(de)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號。
從圖4-81中(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出，按不(bu)同(tong)方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)布置(zhi)的水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)了不(bu)同(tong)的漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值輸出：當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)90°方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)次(ci)減小，其(qi)中(zhong)Ckt缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值最大，4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值最小；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)70°方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck2缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值最大，信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值次(ci)之，然后依(yi)次(ci)為Crk3和(he)C,k4當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)45°方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值明顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值有所增(zeng)加，而(er)(er)Cukl和(he)Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值均降低(di)；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)20°方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值增(zeng)加，其(qi)余(yu)三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值都降低(di)，而(er)(er)且C,k1Crk2和(he)C,k3信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值依(yi)次(ci)由(you)小到大排列。
繪制不同(tong)走向缺(que)陷檢測(ce)信(xin)號峰值(zhi)(zhi)與(yu)水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)布置方(fang)(fang)(fang)向的(de)關(guan)系曲線(xian)(xian)，如(ru)圖(tu)4-82所(suo)示。從圖(tu)中(zhong)可以看出(chu)，當水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)以不同(tong)方(fang)(fang)(fang)向掃查同(tong)一缺(que)陷時將產生不同(tong)的(de)檢測(ce)信(xin)號幅(fu)值(zhi)(zhi)。當水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)(fang)(fang)向與(yu)缺(que)陷走向平行(xing)時，信(xin)號幅(fu)值(zhi)(zhi)最大；隨著兩(liang)者方(fang)(fang)(fang)向夾角的(de)增大，信(xin)號幅(fu)值(zhi)(zhi)逐漸(jian)降低。
圖4-83所示(shi)為(wei)(wei)垂直(zhi)(zhi)線圈敏感(gan)方(fang)向(xiang)與缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)存(cun)在一(yi)定(ding)夾角時的(de)漏(lou)磁場掃(sao)查(cha)原理圖，線圈長度為(wei)(wei)l，寬度為(wei)(wei)2w，線圈中心提離值為(wei)(wei)H，垂直(zhi)(zhi)線圈敏感(gan)方(fang)向(xiang)與缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)之間的(de)夾角為(wei)(wei)β。建立如圖所示(shi)坐標系（x,y)），缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)平行(xing)于y軸，垂直(zhi)(zhi)線圈運動方(fang)向(xiang)與x軸平行(xing)。
垂直線(xian)(xian)圈由四段導線(xian)(xian)L1、L2、L3和L組成，其感應電動勢輸出分別為e1e2、e3和e4，
設線圈寬度參數w＝0.15mm，線圈長度l＝12.5mm，垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈運l=12.行速度為1.0m／s，根據式（4-42）繪制(zhi)垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈感(gan)(gan)(gan)應電動(dong)(dong)勢與夾角(jiao)β的關系曲線，如圖4-85所示(shi)。從圖中可以看出(chu)(chu)，隨著夾角(jiao)β的不斷(duan)增大，垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈感(gan)(gan)(gan)應電動(dong)(dong)勢不斷(duan)減小。當(dang)垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈敏(min)感(gan)(gan)(gan)方(fang)向與缺陷走向平行時，感(gan)(gan)(gan)應電動(dong)(dong)勢輸(shu)出(chu)(chu)最大；當(dang)兩者垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)時，幾乎沒有感(gan)(gan)(gan)應電動(dong)(dong)勢輸(shu)出(chu)(chu)。
采(cai)用(yong)與(yu)水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)相同(tong)的(de)試(shi)驗方(fang)法，研究垂直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向與(yu)缺陷走(zou)向夾角對漏(lou)磁檢(jian)測信(xin)號的(de)影響。將感(gan)應線(xian)(xian)(xian)圈(quan)垂直(zhi)擺(bai)放，垂直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)心提離(li)值(zhi)H為2mm。同(tong)樣本試(shi)驗分為四組，分別(bie)使垂直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以不(bu)同(tong)的(de)布(bu)置方(fang)向依(yi)次掃查四個缺陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，速度為0.5ms，如圖4-86所示(shi)，并獲得不(bu)同(tong)走(zou)向缺陷的(de)信(xin)號幅值(zhi)與(yu)垂直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)布(bu)置方(fang)向的(de)關系曲(qu)線(xian)(xian)(xian)，如圖4-87所示(shi)。
從圖4-87中可以(yi)看出，當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)不同(tong)布置方(fang)向(xiang)掃(sao)查四(si)個(ge)缺陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)(hao)(hao)變化規律與水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)相同(tong)：當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)90°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)減小，其(qi)中C，k1缺陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)(da)，C4缺陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最小；當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)70°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，缺陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)(da)，C信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)之，然(ran)后依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)45°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，C,k3缺陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)明顯增加，C,k4信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)有所增加，而Ck1和(he)Ck2信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)均降低；當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)20°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)缺陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，Crk4缺陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)增加，其(qi)余(yu)三個(ge)缺陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都降低，而且Ck1、Crk2和(he)Crk3信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)由(you)小到大(da)(da)排列。
繪制(zhi)不同走(zou)向缺(que)陷檢測(ce)信號峰值(zhi)與垂直線(xian)圈(quan)布(bu)置方(fang)(fang)向的(de)關系曲線(xian)，如(ru)圖4-88所示。從圖中可以看(kan)出，當垂直線(xian)圈(quan)以不同布(bu)置方(fang)(fang)向掃(sao)查同一缺(que)陷時(shi)將(jiang)產生不同的(de)檢測(ce)信號幅值(zhi)。當垂直線(xian)圈(quan)敏感方(fang)(fang)向與缺(que)陷走(zou)向平(ping)行時(shi)，信號幅值(zhi)最大(da)，隨(sui)著兩者方(fang)(fang)向夾角(jiao)的(de)增大(da)，信號幅值(zhi)逐漸降(jiang)低。
2. 多向性陣(zhen)列感應線圈消除方法
與(yu)(yu)標準(zhun)缺(que)陷相比，斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷檢(jian)測(ce)信號(hao)幅值更低的(de)原因(yin)有(you)：一(yi)(yi)方面，不銹鋼(gang)(gang)管漏磁(ci)檢(jian)測(ce)采用軸向(xiang)(xiang)(xiang)和周向(xiang)(xiang)(xiang)復合磁(ci)化(hua)方式(shi)對(dui)(dui)不銹鋼(gang)(gang)管進行(xing)局部磁(ci)化(hua)，從(cong)而(er)導致與(yu)(yu)磁(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)形成夾(jia)角的(de)斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷漏磁(ci)場強度更低；另(ling)一(yi)(yi)方面，在缺(que)陷漏磁(ci)場拾(shi)取(qu)過(guo)程中，檢(jian)測(ce)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷會形成一(yi)(yi)定夾(jia)角，從(cong)而(er)降(jiang)低缺(que)陷檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)幅值。為(wei)實現具有(you)不同走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)同尺寸缺(que)陷的(de)一(yi)(yi)致性檢(jian)測(ce)與(yu)(yu)評價，提出基于多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列(lie)感(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)布(bu)置(zhi)方法。水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)(yu)垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)布(bu)置(zhi)方法相同，以水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)作為(wei)消除方法的(de)闡(chan)述對(dui)(dui)象。
在(zai)(zai)實際生(sheng)產過(guo)程(cheng)中(zhong)，當生(sheng)產工藝參(can)數確定后，同(tong)批鋼管(guan)中(zhong)自然缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往往大致相同(tong)。如圖4-89所示，設(she)(she)鋼管(guan)中(zhong)存在(zai)(zai)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)1，并與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)場方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成(cheng)夾角ao，由于在(zai)(zai)物料運輸過(guo)程(cheng)中(zhong)可能出現鋼管(guan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置(zhi)(zhi)，因此，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能會與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)場方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成(cheng)夾角ππ-α0，如斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)3。對此，在(zai)(zai)探頭內部布置(zhi)(zhi)多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈S1、S2和S3，分別(bie)與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)場形成(cheng)夾角a1、α2和α3其中(zhong)，第一(yi)排陣列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈S，對斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)1進行掃查，根據水平線(xian)圈敏感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾角對檢(jian)測信號幅值的(de)影響規律，線(xian)圈敏感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)該與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行，即(ji)(ji)α1=α0；第二排陣列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈S2用于檢(jian)測標(biao)準垂直(zhi)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)2和校驗設(she)(she)備(bei)狀態，因此線(xian)圈敏感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直(zhi)，即(ji)(ji)a2=90°第三排陣列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行，即(ji)(ji)α3=π-α0。
從而(er)，通過多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)性(xing)(xing)陣(zhen)列感應(ying)線圈(quan)(quan)布置(zhi)方(fang)式可(ke)以最大限度地提(ti)高(gao)斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷(xian)(xian)的(de)檢(jian)測信(xin)號幅值，并(bing)消(xiao)除線圈(quan)(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)夾角引(yin)起的(de)檢(jian)測信(xin)號幅值差異。圖4-90所(suo)示為(wei)針對鋼管(guan)上有(you)30°斜向(xiang)(xiang)(xiang)自然缺陷(xian)(xian)而(er)制作的(de)多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)性(xing)(xing)陣(zhen)列感應(ying)線圈(quan)(quan)探頭(tou)芯(xin)。
在消除(chu)了(le)水平線(xian)(xian)圈敏(min)感方向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)夾角引起的檢(jian)測信號差異(yi)之后(hou)，需要進(jin)一步消除(chu)由于缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)帶(dai)來的漏磁場強度差異(yi)，為此對斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)檢(jian)測通道進(jin)行增益補償(chang)。陣(zhen)列感應(ying)線(xian)(xian)圈S1、S2和(he)S3分(fen)(fen)別通過斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)1、標準缺(que)陷(xian)(xian)(xian)2和(he)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)3之后(hou)輸(shu)出信號峰(feng)值分(fen)(fen)別為e1、2和(he)e3，設陣(zhen)列感應(ying)線(xian)(xian)圈S1和(he)S3增益補償(chang)參數分(fen)(fen)別為和(he)a3，經補償(chang)后(hou)使得不(bu)同走(zou)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)10具有相同的信號幅值。
