不銹鋼(gang)管自動化漏(lou)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(lou)磁場分布(bu)的(de)影響(xiang)
由于軋制工藝不完善而(er)產生的鋼管自(zi)然缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)一(yi)般與軸線成(cheng)一(yi)定斜(xie)角。與標(biao)準(zhun)(zhun)橫、縱向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)相比，斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)漏(lou)磁場(chang)強度更低。斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)是不銹鋼管生產過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)最為常見的一(yi)種缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)，但在(zai)實際(ji)檢(jian)測過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)以標(biao)準(zhun)(zhun)垂直缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)作為評判(pan)標(biao)準(zhun)(zhun)，從而(er)容(rong)易造成(cheng)斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的漏(lou)檢(jian)。為實現對具有不同(tong)(tong)走向的同(tong)(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的一(yi)致性檢(jian)測與評價(jia)，必(bi)須提出(chu)相應的漏(lou)磁場(chang)差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏(lou)磁場分布(bu)特性
圖4-58所示缺(que)(que)陷分別為用于校驗設備的標(biao)準人工刻(ke)槽和(he)鋼管(guan)軋制過程(cheng)中形(xing)成的自(zi)然斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷。與標(biao)準刻(ke)槽相比，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)與磁化場之間存在一定傾斜(xie)(xie)夾角，會導致相同尺寸(cun)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷的漏磁場強度(du)更低，從而(er)容易形(xing)成漏檢。
建立如圖4-59所(suo)示的斜向缺陷漏(lou)磁場(chang)分(fen)析模型(xing)，缺陷1、缺陷2和(he)(he)缺陷3依次與磁化場(chang)B。形(xing)成夾角a1、α2和(he)(he)3，深度和(he)(he)寬(kuan)度分(fen)別為(wei)d和(he)(he)2b，并形(xing)成漏(lou)磁場(chang)分(fen)布B2和(he)(he)B3。
當缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)垂直于磁(ci)化場(chang)方向(xiang)(xiang)時，由于在(zai)磁(ci)化方向(xiang)(xiang)上缺陷(xian)左右兩(liang)側磁(ci)介質具有完全(quan)對稱性(xing)，漏磁(ci)場(chang)可(ke)簡化為(y,z)二維模(mo)型(xing)；但如果缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)與磁(ci)化方向(xiang)(xiang)不(bu)垂直，此時，缺陷(xian)左右兩(liang)側磁(ci)介質在(zai)磁(ci)化方向(xiang)(xiang)上不(bu)對稱，會對磁(ci)力線(xian)路徑造成擾(rao)動，從而形成三(san)維空間分布的非對稱漏磁(ci)場(chang)。
以(yi)缺陷兩(liang)側面(mian)上(shang)P1、P2和(he)P3點(dian)作為研究對象，分(fen)析缺陷兩(liang)側面(mian)磁勢分(fen)布。圖4-60a所示為斜向(xiang)缺陷漏磁場分(fen)析模(mo)型，根(gen)據(ju)磁路原(yuan)理，沿(yan)著磁力(li)線路徑分(fen)布的P1、P2和(he)P3處磁勢Uml、Um2和(he)Um3滿足如下關(guan)系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因(yin)此，磁化場(chang)磁通量(liang)達到(dao)1點(dian)(dian)時會(hui)產生分(fen)流(liu)，一部分(fen)磁通量(liang)2會(hui)沿著平(ping)行于缺陷Φ方向達到(dao)磁勢更低的P2點(dian)(dian)，而剩余部分(fen)磁通量(liang)則經過缺陷到(dao)達P3點(dian)(dian)，從而形成漏磁場(chang)B1，根據磁路的(de)基爾霍夫第一定律(lv)，磁通量滿足以下關系式(shi)：
建立如(ru)圖(tu)4-61所(suo)示的(de)仿真模型，計算缺陷(xian)走(zou)向對漏磁場(chang)分(fen)(fen)布的(de)影(ying)響。測試鋼板的(de)長、寬(kuan)和(he)高分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼管材質為(wei)(wei)(wei)25鋼。穿過式磁化線(xian)圈內腔寬(kuan)度(du)(du)和(he)高度(du)(du)分(fen)(fen)別116mm和(he)12mm，外(wai)輪(lun)廓寬(kuan)度(du)(du)和(he)高度(du)(du)分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)216mm和(he)112mm，線(xian)圈厚度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)100mm，，方(fang)向如(ru)圖(tu)所(suo)示。漏磁場(chang)提取路徑l位于鋼板上方(fang)中心位置處，提離(li)值為(wei)(wei)(wei)1.0mm，并建立如(ru)圖(tu)所(suo)示坐標(biao)系(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時計(ji)算(suan)缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場矢量分(fen)布(bu)，如(ru)圖4-62所(suo)示。當缺陷(xian)(xian)走向(xiang)與磁(ci)(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)垂(chui)直(zhi)時，所(suo)有磁(ci)(ci)力線均垂(chui)直(zhi)通(tong)過(guo)缺陷(xian)(xian)，如(ru)圖4-62a所(suo)示；當缺陷(xian)(xian)走向(xiang)與磁(ci)(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)存(cun)在一(yi)定夾角時，一(yi)部分(fen)磁(ci)(ci)力線沿著平(ping)行于缺陷(xian)(xian)方(fang)(fang)向(xiang)分(fen)布(bu)，其(qi)余部分(fen)磁(ci)(ci)力線則(ze)沿著近似(si)垂(chui)直(zhi)于缺陷(xian)(xian)方(fang)(fang)向(xiang)通(tong)過(guo)，如(ru)圖4-62b所(suo)示。
采用(yong)圖(tu)4-61所示(shi)的模型，夾角α分別取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑l提取(qu)磁(ci)場分量Bx、By、、B2以及(ji)磁(ci)通量密(mi)度(du)B，并繪制(zhi)成如圖(tu)4-63～圖(tu)4-66所示(shi)的關系曲線。
從圖4-63中可以看出，隨著夾角α的(de)(de)增(zeng)大(da)，漏磁(ci)場分量(liang)B2幅值(zhi)呈(cheng)現先增(zeng)大(da)后減小的(de)(de)規(gui)律。從圖4-64～圖4-66中可以看出，隨著夾角α的(de)(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)，By、和磁(ci)通(tong)量(liang)密(mi)度B幅值(zhi)均呈(cheng)不(bu)斷(duan)上升趨勢，當缺陷走向(xiang)與磁(ci)化場方向(xiang)垂直時，幅值(zhi)達到(dao)最(zui)大(da)值(zhi)。
從(cong)圖中(zhong)還(huan)可(ke)以看出(chu)，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)不(bu)斷(duan)(duan)增(zeng)大，BxB、B2和B分布寬(kuan)度(du)(du)均在不(bu)斷(duan)(duan)減小(xiao)(xiao)(xiao)。進一步提取漏磁(ci)(ci)場分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬(kuan)度(du)(du)，繪制其與夾(jia)角(jiao)α的(de)關系曲線(xian)，如圖4-67所示。從(cong)圖中(zhong)可(ke)以看出(chu)，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)增(zeng)大，漏磁(ci)(ci)場分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬(kuan)度(du)(du)不(bu)斷(duan)(duan)變小(xiao)(xiao)(xiao)；當夾(jia)角(jiao)α較小(xiao)(xiao)(xiao)時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬(kuan)度(du)(du)下(xia)(xia)降(jiang)較快(kuai)；當夾(jia)角(jiao)α較大時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬(kuan)度(du)(du)下(xia)(xia)降(jiang)緩慢。
由于磁力線經(jing)過斜向缺陷時基本(ben)沿著垂直(zhi)于缺陷方(fang)向通過，因此(ci)，提取路徑l與(yu)漏磁場分布方(fang)向會存在夾角，為此(ci)，將漏磁場變換到(dao)提取路徑l方(fang)向上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂(chui)直于缺陷方向的坐標(biao)軸。
繪制(zhi)漏(lou)磁(ci)場分量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度與(yu)1／sina之間的(de)關系曲線，如圖4-68所示。從圖中可以(yi)看出，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度與(yu)1／sina之間成近似正比關系，與(yu)式(shi)（4-31）所示的(de)變換關系相符。
2. 缺陷走向對漏磁場分布(bu)的影響
在(zai)鋼(gang)板上刻制(zhi)不(bu)同走向的缺陷(xian)，并(bing)進行漏磁檢測試驗。鋼(gang)板的長度(du)、寬度(du)和(he)厚度(du)分別為750mm、100mm和(he)10mm，并(bing)在(zai)其表面(mian)加工(gong)4個(ge)走向不(bu)同的缺陷(xian)，深度(du)和(he)寬度(du)分別為2mm和(he)1.5mm，夾(jia)角α分別為20°、45°、70°和(he)90°，如圖4-69所示(shi)。
磁化電流設置(zhi)為(wei)(wei)5A且(qie)傳感器提離值為(wei)(wei)1.0mm。將鋼板以恒定速度0.5m／s通過(guo)檢測(ce)系統，使傳感器依次掃查缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分別(bie)記錄漏磁場(chang)x、y、z軸分量檢測(ce)信號，如圖 4-70~圖 4-72所示。
從試驗結(jie)果可以看出，隨著夾角(jiao)α的不斷(duan)增大(da)(da)，漏磁場(chang)分(fen)量B，幅值呈現先(xian)增大(da)(da)后減小的趨勢，而漏磁場(chang)分(fen)量B，和B，則不斷(duan)增強，試驗結(jie)果與(yu)理論分(fen)析吻(wen)合。
從(cong)圖中還可以看出，隨著夾(jia)角α的(de)不(bu)(bu)斷(duan)增大，檢測(ce)信號(hao)寬(kuan)(kuan)度(du)不(bu)(bu)斷(duan)減小。進一步提取缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁場分量B，的(de)信號(hao)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)，并繪制其與夾(jia)角α和1／sina的(de)關系曲線，如(ru)圖4-73和圖4-74所示。從(cong)圖中可以看出，隨著夾(jia)角α的(de)不(bu)(bu)斷(duan)增大，B，信號(hao)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)不(bu)(bu)斷(duan)減小，并與1／sina成近似正(zheng)比關系，與仿真及理論(lun)分析結論(lun)相同。
二、消除(chu)缺陷(xian)走向(xiang)影(ying)響的方法
不(bu)銹(xiu)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. 感應線圈與裂紋夾角對(dui)檢測信號(hao)的影響
分析(xi)感(gan)應線圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)與缺(que)(que)陷走(zou)向(xiang)夾(jia)角對漏磁(ci)檢測信(xin)號的影響。感(gan)應線圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)也即感(gan)應線圈(quan)(quan)長軸(zhou)(zhou)方向(xiang)，如圖4-75所示，感(gan)應線圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)與試(shi)件(jian)軸(zhou)(zhou)向(xiang)垂(chui)直(zhi)，當試(shi)件(jian)上(shang)存(cun)在(zai)不同(tong)走(zou)向(xiang)缺(que)(que)陷時(shi)，感(gan)應線圈(quan)(quan)將與其形成不同(tong)的夾(jia)角，從而引起檢測信(xin)號幅(fu)值差異(yi)。
圖4-76所示為(wei)(wei)(wei)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)與(yu)(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)存在一定夾角時的(de)(de)漏磁(ci)場(chang)檢測原理。線(xian)(xian)圈(quan)長度為(wei)(wei)(wei)l，寬度為(wei)(wei)(wei)2w，提離值為(wei)(wei)(wei)h，水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)之間的(de)(de)夾角為(wei)(wei)(wei)β。建立如圖所示坐(zuo)標系（x，，缺(que)x,y)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行于y軸，缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場(chang)分布滿足磁(ci)偶極子模型，水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)運動(dong)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)x軸平(ping)(ping)行。從圖中可(ke)以看出，當水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)形成(cheng)一定夾角時，組成(cheng)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)(de)四(si)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)均會產(chan)生(sheng)感(gan)(gan)應電動(dong)勢，因此(ci)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)整體(ti)輸(shu)出為(wei)(wei)(wei)四(si)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)感(gan)(gan)應電動(dong)勢之差。設四(si)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)L1、和(he)L4產(chan)生(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)應電動(dong)勢輸(shu)出分別為(wei)(wei)(wei)e1e2和(he)，則(ze)可(ke)獲得水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應電動(dong)勢輸(shu)出Δehorizontal為(wei)(wei)(wei)：
如圖4-77所示，進一步將四段(duan)導線(xian)(xian)(xian)交(jiao)界點沿(yan)x軸(zhou)投影，將水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈分解為和(he)L6六段(duan)導線(xian)(xian)(xian)，其交(jiao)界點x軸(zhou)坐標分別為x1、x2、x3、x4、x5和(he)此(ci)時，水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈09x感(gan)應電動勢為處(chu)于前端三段(duan)導線(xian)(xian)(xian)和(he)尾部(bu)三段(duan)導線(xian)(xian)(xian)感(gan)應電動勢之差(cha)
進(jin)一(yi)步(bu)設線圈(quan)寬度(du)(du)參數w=0.3253mm，線圈(quan)長度(du)(du)mm，水(shui)平線圈(quan)運行速度(du)(du)為1m／s，根據式（4-37），繪制水(shui)平線圈(quan)感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)與(yu)(yu)夾角(jiao)β的關系曲(qu)線，如圖4-79所(suo)示。從圖中可以看出，隨著夾角(jiao)β不斷增大(da)(da)，水(shui)平線圈(quan)感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)不斷減小；當水(shui)平線圈(quan)與(yu)(yu)缺陷走向平行時感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)幅值(zhi)最大(da)(da)，當兩(liang)者垂直(zhi)時幾乎沒有感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)輸出。
利用(yong)鋼(gang)板漏磁檢測(ce)試驗研究(jiu)水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線圈敏感方向與(yu)缺陷走向夾角對檢測(ce)信(xin)號幅值的影響(xiang)，感應(ying)線圈的長度(du)、寬度(du)和高度(du)分別為11mm、2mm和2mm，線徑為0.13mm，共30匝，水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線圈中心提離值h為1.5mm。一共進行四組試驗，使水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線圈與(yu)不同走向缺陷平(ping)(ping)(ping)(ping)行放置進行檢測(ce)，如圖(tu)4-80所示(shi)。水(shui)(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線圈以恒(heng)定速度(du)0.5m／s依次通過缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得(de)如圖(tu)4-81所示(shi)的檢測(ce)信(xin)號。
從圖4-81中可以(yi)看出，按不同方(fang)(fang)(fang)向布置的(de)水平(ping)(ping)線(xian)圈產生了不同的(de)漏磁(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)輸出：當(dang)水平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)90°方(fang)(fang)(fang)向依(yi)次掃過(guo)四個(ge)缺(que)陷時，檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)依(yi)次減小(xiao)，其(qi)中Ckt缺(que)陷信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)最大，4缺(que)陷信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)最小(xiao)；當(dang)水平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)70°方(fang)(fang)(fang)向依(yi)次掃過(guo)四個(ge)缺(que)陷時，Ck2缺(que)陷信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)最大，信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)次之(zhi)，然后依(yi)次為(wei)Crk3和C,k4當(dang)水平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)45°方(fang)(fang)(fang)向依(yi)次掃過(guo)四個(ge)缺(que)陷時，Ck3缺(que)陷信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)明(ming)顯增加(jia)，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)有(you)所增加(jia)，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)均降低(di)；當(dang)水平(ping)(ping)線(xian)圈以(yi)20°方(fang)(fang)(fang)向依(yi)次掃過(guo)四個(ge)缺(que)陷時，Ck4缺(que)陷信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)增加(jia)，其(qi)余三個(ge)缺(que)陷信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)都降低(di)，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)依(yi)次由(you)小(xiao)到大排列(lie)。
繪制不(bu)同走向(xiang)缺陷檢(jian)測信號峰值(zhi)(zhi)(zhi)與水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈布置方(fang)向(xiang)的關(guan)系曲線(xian)(xian)，如圖4-82所示。從圖中可以看出(chu)，當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈以不(bu)同方(fang)向(xiang)掃查(cha)同一缺陷時將產生(sheng)不(bu)同的檢(jian)測信號幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)。當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)與缺陷走向(xiang)平(ping)(ping)行(xing)時，信號幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)；隨著(zhu)兩(liang)者方(fang)向(xiang)夾角的增大(da)，信號幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)逐漸降低(di)。
圖(tu)4-83所示(shi)為垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)存(cun)在一定夾(jia)角(jiao)時的漏(lou)磁(ci)場掃查(cha)原理(li)圖(tu)，線(xian)圈(quan)(quan)長度為l，寬度為2w，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)心提離值(zhi)為H，垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)之間的夾(jia)角(jiao)為β。建(jian)立如(ru)圖(tu)所示(shi)坐標系（x,y)），缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)平行于y軸，垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)運動方(fang)向(xiang)(xiang)與x軸平行。
垂直線圈由(you)四(si)段導線L1、L2、L3和L組成，其感應電動(dong)勢(shi)輸出分別為(wei)e1e2、e3和e4，
設線(xian)圈(quan)(quan)寬(kuan)度參數w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)(quan)長(chang)度l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)運l=12.行速度為(wei)1.0m／s，根(gen)據式(shi)（4-42）繪制垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)感應(ying)電(dian)動勢(shi)與(yu)夾角β的關系曲線(xian)，如圖4-85所示(shi)。從圖中可以(yi)看出(chu)，隨(sui)著夾角β的不斷增大，垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)感應(ying)電(dian)動勢(shi)不斷減小。當(dang)垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向與(yu)缺陷走向平行時，感應(ying)電(dian)動勢(shi)輸出(chu)最大；當(dang)兩者垂(chui)(chui)直時，幾乎沒有感應(ying)電(dian)動勢(shi)輸出(chu)。
采用與(yu)水平線(xian)(xian)圈相同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)試驗(yan)方(fang)法，研究垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方(fang)向與(yu)缺(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向夾角(jiao)對漏磁(ci)檢測信號的(de)(de)影響。將感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)擺(bai)放，垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈中心提(ti)離值H為2mm。同(tong)(tong)(tong)樣本試驗(yan)分(fen)為四組，分(fen)別(bie)使(shi)垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈以不(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)布(bu)置(zhi)(zhi)方(fang)向依(yi)次掃查(cha)四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為0.5ms，如圖4-86所(suo)示，并獲得不(bu)同(tong)(tong)(tong)走(zou)(zou)向缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)信號幅值與(yu)垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈布(bu)置(zhi)(zhi)方(fang)向的(de)(de)關系曲線(xian)(xian)，如圖4-87所(suo)示。
從圖4-87中(zhong)可以看出，當(dang)垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)(quan)以不同布置方(fang)(fang)向掃查(cha)四(si)(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)變化(hua)規律與水(shui)平線(xian)圈(quan)(quan)(quan)相同：當(dang)垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)(quan)以90°方(fang)(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減小，其(qi)中(zhong)C，k1缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大(da)，C4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)(zui)小；當(dang)垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)(quan)以70°方(fang)(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大(da)，C信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然后依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Ck3和C4k4；當(dang)垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)(quan)以45°方(fang)(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，C,k3缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有所增加，而Ck1和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均降低；當(dang)垂(chui)(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)(quan)以20°方(fang)(fang)向依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Crk4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增加，其(qi)余三個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都降低，而且Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由小到大(da)排列。
繪制不同(tong)走(zou)向(xiang)缺陷(xian)檢測(ce)信號峰值(zhi)與(yu)(yu)垂(chui)(chui)直(zhi)線圈(quan)布(bu)置方向(xiang)的關系曲線，如圖4-88所示。從(cong)圖中可以看出，當垂(chui)(chui)直(zhi)線圈(quan)以不同(tong)布(bu)置方向(xiang)掃查同(tong)一缺陷(xian)時(shi)將產生不同(tong)的檢測(ce)信號幅值(zhi)。當垂(chui)(chui)直(zhi)線圈(quan)敏感方向(xiang)與(yu)(yu)缺陷(xian)走(zou)向(xiang)平行時(shi)，信號幅值(zhi)最大，隨(sui)著兩者方向(xiang)夾角(jiao)的增大，信號幅值(zhi)逐漸降低。
2. 多向性陣列感應線(xian)圈消除方法
與標準缺(que)(que)陷(xian)相比，斜(xie)(xie)向缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅(fu)值(zhi)更(geng)低(di)的(de)(de)原因有：一(yi)(yi)方面(mian)，不(bu)銹鋼管漏磁檢(jian)(jian)(jian)測(ce)采用軸向和周向復合磁化(hua)方式(shi)對不(bu)銹鋼管進行局部(bu)磁化(hua)，從(cong)而導(dao)致與磁化(hua)方向形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)夾角的(de)(de)斜(xie)(xie)向缺(que)(que)陷(xian)漏磁場(chang)強(qiang)度更(geng)低(di)；另一(yi)(yi)方面(mian)，在缺(que)(que)陷(xian)漏磁場(chang)拾取過程中，檢(jian)(jian)(jian)測(ce)線圈(quan)(quan)敏感方向與斜(xie)(xie)向缺(que)(que)陷(xian)會形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)定夾角，從(cong)而降低(di)缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)(de)幅(fu)值(zhi)。為(wei)實現具有不(bu)同(tong)(tong)走(zou)向的(de)(de)同(tong)(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)一(yi)(yi)致性(xing)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)與評價，提出基于多(duo)向性(xing)陣(zhen)列(lie)感應線圈(quan)(quan)的(de)(de)布(bu)置方法。水平線圈(quan)(quan)與垂直線圈(quan)(quan)布(bu)置方法相同(tong)(tong)，以水平線圈(quan)(quan)作為(wei)消除方法的(de)(de)闡述(shu)對象。
在(zai)實際生(sheng)產過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，當(dang)生(sheng)產工藝參(can)數確(que)定后，同批(pi)鋼管中(zhong)(zhong)自然缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往往大致相同。如(ru)(ru)圖4-89所示，設鋼管中(zhong)(zhong)存在(zai)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)1，并與磁(ci)化(hua)場(chang)(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)夾(jia)角ao，由于在(zai)物料運(yun)輸過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)可能出(chu)現鋼管方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置(zhi)，因(yin)此，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能會(hui)與磁(ci)化(hua)場(chang)(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)夾(jia)角ππ-α0，如(ru)(ru)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)3。對(dui)此，在(zai)探(tan)頭內部布置(zhi)多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S1、S2和S3，分別(bie)與磁(ci)化(hua)場(chang)(chang)形(xing)成(cheng)夾(jia)角a1、α2和α3其中(zhong)(zhong)，第一排(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S，對(dui)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)1進行掃查，根據水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)角對(dui)檢(jian)測(ce)信號(hao)幅值(zhi)的影響規律，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)該與缺(que)(que)陷(xian)(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即α1=α0；第二排(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S2用于檢(jian)測(ce)標準(zhun)垂直缺(que)(que)陷(xian)(xian)2和校驗(yan)設備狀態，因(yin)此線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直，即a2=90°第三排(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即α3=π-α0。
從而，通(tong)過多向(xiang)性陣列感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈布置方式可以最大限(xian)度地提高(gao)斜向(xiang)缺(que)陷的檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)，并消(xiao)除線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)夾(jia)角引起的檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)差異。圖4-90所示為(wei)針對(dui)鋼管上有30°斜向(xiang)自然缺(que)陷而制作的多向(xiang)性陣列感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈探頭芯。
在消(xiao)除了水平線(xian)(xian)(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)與缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)夾角引起的檢測信(xin)號(hao)(hao)差(cha)異(yi)之(zhi)后，需要進一步消(xiao)除由于缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)帶來的漏磁(ci)場強度差(cha)異(yi)，為(wei)此對斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)檢測通道進行增益補(bu)償。陣列感(gan)應線(xian)(xian)(xian)圈S1、S2和(he)(he)S3分(fen)別(bie)通過斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)1、標準缺(que)陷(xian)2和(he)(he)斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)3之(zhi)后輸出信(xin)號(hao)(hao)峰值分(fen)別(bie)為(wei)e1、2和(he)(he)e3，設陣列感(gan)應線(xian)(xian)(xian)圈S1和(he)(he)S3增益補(bu)償參數(shu)分(fen)別(bie)為(wei)和(he)(he)a3，經(jing)補(bu)償后使得不同走(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)10具有相(xiang)同的信(xin)號(hao)(hao)幅值。
