不銹鋼(gang)管自(zi)動化漏(lou)磁(ci)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(yi)、缺陷走(zou)向對漏(lou)磁場分(fen)布的影(ying)響
由于軋制(zhi)工(gong)藝(yi)不完善而產生的鋼管自然缺(que)(que)(que)陷(xian)一般與軸線(xian)成(cheng)一定斜角。與標準(zhun)橫(heng)、縱向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)相比，斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)強度更(geng)低(di)。斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)是不銹鋼管生產過(guo)程(cheng)中最為常見的一種缺(que)(que)(que)陷(xian)，但在實際檢(jian)測過(guo)程(cheng)中往(wang)往(wang)以標準(zhun)垂直(zhi)缺(que)(que)(que)陷(xian)作為評判標準(zhun)，從(cong)而容易造(zao)成(cheng)斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)的漏(lou)(lou)(lou)檢(jian)。為實現對具(ju)有不同(tong)走向(xiang)的同(tong)尺寸(cun)缺(que)(que)(que)陷(xian)的一致(zhi)性檢(jian)測與評價，必(bi)須提出相應的漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布特性(xing)
圖4-58所示缺(que)陷(xian)(xian)分別(bie)為用于校驗設備(bei)的(de)標(biao)準人工刻槽和鋼(gang)管軋制過程中形(xing)成的(de)自然斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)。與(yu)標(biao)準刻槽相比(bi)，斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)與(yu)磁化場之間存在一定傾斜夾角，會導(dao)致相同尺寸(cun)斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)的(de)漏(lou)(lou)磁場強(qiang)度更低，從而容易形(xing)成漏(lou)(lou)檢。
建立如圖4-59所示的斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)分析(xi)模型(xing)，缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)1、缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)2和(he)(he)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)3依(yi)次(ci)與磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)B。形成夾(jia)角a1、α2和(he)(he)3，深度和(he)(he)寬度分別為(wei)d和(he)(he)2b，并形成漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)分布(bu)B2和(he)(he)B3。
當缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)垂直于磁化場(chang)方向(xiang)(xiang)時(shi)，由于在磁化方向(xiang)(xiang)上(shang)(shang)缺陷(xian)左右兩(liang)側磁介質(zhi)具有(you)完全對稱(cheng)(cheng)性，漏(lou)(lou)磁場(chang)可簡化為(y,z)二維模型(xing)；但如果缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)與磁化方向(xiang)(xiang)不垂直，此時(shi)，缺陷(xian)左右兩(liang)側磁介質(zhi)在磁化方向(xiang)(xiang)上(shang)(shang)不對稱(cheng)(cheng)，會對磁力線路徑(jing)造(zao)成擾動，從而形成三維空(kong)間(jian)分(fen)布的非(fei)對稱(cheng)(cheng)漏(lou)(lou)磁場(chang)。
以缺陷(xian)兩側面上P1、P2和P3點作為(wei)研究對象(xiang)，分析缺陷(xian)兩側面磁(ci)勢分布。圖4-60a所示為(wei)斜向(xiang)缺陷(xian)漏磁(ci)場分析模(mo)型，根據(ju)磁(ci)路(lu)(lu)原(yuan)理(li)，沿著磁(ci)力(li)線路(lu)(lu)徑分布的(de)P1、P2和P3處磁(ci)勢Uml、Um2和Um3滿足如下關系(xi)式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因(yin)此，磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)達到1點(dian)時會(hui)產生(sheng)分流，一(yi)部(bu)分磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)2會(hui)沿著平(ping)行于(yu)缺(que)陷(xian)Φ方向(xiang)達到磁(ci)(ci)勢(shi)更低(di)的P2點(dian)，而剩余部(bu)分磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)則經過缺(que)陷(xian)到達P3點(dian)，從而形成漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)B1，根據磁路的基(ji)爾霍夫(fu)第一定律(lv)，磁通量滿足以(yi)下關(guan)系式：
建(jian)立(li)如圖4-61所(suo)示的仿(fang)真模(mo)型，計算缺陷(xian)走向(xiang)對漏(lou)磁場(chang)分(fen)(fen)布的影響。測試(shi)鋼板(ban)的長、寬和高(gao)(gao)分(fen)(fen)別為(wei)500mm、100mm和10mm，鋼管材質為(wei)25鋼。穿過式磁化線(xian)圈內(nei)腔寬度(du)(du)(du)和高(gao)(gao)度(du)(du)(du)分(fen)(fen)別116mm和12mm，外輪(lun)廓寬度(du)(du)(du)和高(gao)(gao)度(du)(du)(du)分(fen)(fen)別為(wei)216mm和112mm，線(xian)圈厚度(du)(du)(du)為(wei)100mm，，方向(xiang)如圖所(suo)示。漏(lou)磁場(chang)提取(qu)路徑l位于(yu)鋼板(ban)上方中心位置處(chu)，提離(li)值(zhi)為(wei)1.0mm，并建(jian)立(li)如圖所(suo)示坐標系(x,y,z)
當(dang)α=90°以及α=60°時(shi)計算(suan)缺陷(xian)(xian)漏磁場矢量(liang)分布，如圖4-62所示。當(dang)缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)與磁化方向(xiang)(xiang)垂(chui)直時(shi)，所有磁力(li)(li)線均垂(chui)直通過(guo)缺陷(xian)(xian)，如圖4-62a所示；當(dang)缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)與磁化方向(xiang)(xiang)存在一定夾角時(shi)，一部(bu)分磁力(li)(li)線沿著平行(xing)于(yu)缺陷(xian)(xian)方向(xiang)(xiang)分布，其余部(bu)分磁力(li)(li)線則沿著近(jin)似垂(chui)直于(yu)缺陷(xian)(xian)方向(xiang)(xiang)通過(guo)，如圖4-62b所示。
采(cai)用圖(tu)4-61所示的模型，夾角α分(fen)別取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和(he)75°，沿(yan)路(lu)徑l提取(qu)磁場分(fen)量Bx、By、、B2以及磁通量密度B，并繪制(zhi)成如圖(tu)4-63～圖(tu)4-66所示的關系曲(qu)線(xian)。
從(cong)圖4-63中(zhong)可以(yi)看出，隨著(zhu)夾(jia)角α的增大(da)，漏(lou)磁場(chang)分量B2幅值呈(cheng)現先增大(da)后(hou)減小的規律。從(cong)圖4-64～圖4-66中(zhong)可以(yi)看出，隨著(zhu)夾(jia)角α的不斷增大(da)，By、和磁通(tong)量密度(du)B幅值均呈(cheng)不斷上升趨勢，當(dang)缺陷(xian)走向與磁化場(chang)方向垂(chui)直時，幅值達到最大(da)值。
從圖中(zhong)還可(ke)以看(kan)出，隨著夾(jia)(jia)角α的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)大，BxB、B2和(he)B分(fen)布寬度(du)(du)均在不(bu)斷(duan)減小(xiao)。進一步提取漏磁(ci)場(chang)分(fen)量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)，繪制其與夾(jia)(jia)角α的(de)關系曲(qu)線，如(ru)圖4-67所示。從圖中(zhong)可(ke)以看(kan)出，隨著夾(jia)(jia)角α的(de)增(zeng)大，漏磁(ci)場(chang)分(fen)量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)不(bu)斷(duan)變小(xiao)；當(dang)夾(jia)(jia)角α較小(xiao)時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)下降較快(kuai)；當(dang)夾(jia)(jia)角α較大時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點寬度(du)(du)下降緩慢(man)。
由于(yu)磁力線經過斜向缺陷(xian)時基(ji)本沿著垂直于(yu)缺陷(xian)方(fang)向通過，因此，提取(qu)路徑l與漏磁場(chang)分布方(fang)向會存在夾角，為此，將(jiang)漏磁場(chang)變換到(dao)提取(qu)路徑l方(fang)向上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方向的坐標軸。
繪制漏磁場分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)點寬度與1／sina之間的(de)關系(xi)曲線，如圖4-68所示(shi)。從圖中可以看(kan)出，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)點寬度與1／sina之間成近似正比(bi)關系(xi)，與式（4-31）所示(shi)的(de)變換關系(xi)相符。
2. 缺陷走向(xiang)對漏磁場分布的(de)影響(xiang)
在(zai)鋼(gang)板上刻制不(bu)同(tong)(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)的缺(que)陷，并進行漏磁(ci)檢測試驗。鋼(gang)板的長(chang)度、寬度和(he)(he)(he)厚度分別(bie)為(wei)(wei)750mm、100mm和(he)(he)(he)10mm，并在(zai)其表面加工4個走(zou)向(xiang)(xiang)不(bu)同(tong)(tong)的缺(que)陷，深度和(he)(he)(he)寬度分別(bie)為(wei)(wei)2mm和(he)(he)(he)1.5mm，夾角α分別(bie)為(wei)(wei)20°、45°、70°和(he)(he)(he)90°，如(ru)圖4-69所示。
磁(ci)化電流設置為5A且(qie)傳感器(qi)提(ti)離值為1.0mm。將鋼(gang)板以恒定速度0.5m／s通過檢測系統，使傳感器(qi)依次掃(sao)查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分別記錄漏磁(ci)場x、y、z軸分量檢測信(xin)號(hao)，如圖 4-70~圖 4-72所示。
從試驗(yan)結果可以看出，隨著夾角α的不(bu)斷增大(da)，漏磁場(chang)分(fen)量B，幅值呈現(xian)先增大(da)后(hou)減(jian)小的趨(qu)勢，而漏磁場(chang)分(fen)量B，和B，則不(bu)斷增強，試驗(yan)結果與(yu)理論分(fen)析吻合(he)。
從圖(tu)中(zhong)還可以看出，隨(sui)著夾角(jiao)(jiao)α的(de)(de)不斷(duan)增(zeng)大(da)，檢測信(xin)號(hao)寬(kuan)度(du)不斷(duan)減(jian)小(xiao)。進一步(bu)提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏(lou)磁場分量B，的(de)(de)信(xin)號(hao)峰-峰值點(dian)寬(kuan)度(du)，并繪制其與(yu)夾角(jiao)(jiao)α和1／sina的(de)(de)關(guan)系曲(qu)線，如(ru)圖(tu)4-73和圖(tu)4-74所(suo)示(shi)。從圖(tu)中(zhong)可以看出，隨(sui)著夾角(jiao)(jiao)α的(de)(de)不斷(duan)增(zeng)大(da)，B，信(xin)號(hao)峰-峰值點(dian)寬(kuan)度(du)不斷(duan)減(jian)小(xiao)，并與(yu)1／sina成近(jin)似正(zheng)比(bi)關(guan)系，與(yu)仿真(zhen)及理論分析結論相(xiang)同。
二(er)、消除缺陷走向(xiang)影響的方(fang)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(xian)圈與裂紋夾角(jiao)對(dui)檢測信號的(de)影響
分析感應(ying)(ying)線圈敏(min)(min)感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)夾(jia)角對漏磁檢測信(xin)號(hao)的影響。感應(ying)(ying)線圈敏(min)(min)感方(fang)向(xiang)(xiang)也即感應(ying)(ying)線圈長軸方(fang)向(xiang)(xiang)，如(ru)圖4-75所示，感應(ying)(ying)線圈敏(min)(min)感方(fang)向(xiang)(xiang)與試(shi)件(jian)軸向(xiang)(xiang)垂直(zhi)，當試(shi)件(jian)上(shang)存在不同走向(xiang)(xiang)缺陷(xian)時，感應(ying)(ying)線圈將與其形成不同的夾(jia)角，從而引起(qi)檢測信(xin)號(hao)幅值差異。
圖(tu)4-76所(suo)示為水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)與(yu)缺(que)(que)陷走(zou)(zou)向存(cun)在(zai)一定夾(jia)(jia)角時的漏磁(ci)場檢(jian)測原理。線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長(chang)度為l，寬度為2w，提離值為h，水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向與(yu)缺(que)(que)陷走(zou)(zou)向之間(jian)的夾(jia)(jia)角為β。建立如圖(tu)所(suo)示坐標系（x，，缺(que)(que)x,y)陷走(zou)(zou)向平(ping)(ping)行(xing)于y軸，缺(que)(que)陷漏磁(ci)場分布滿足磁(ci)偶極子模型，水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運動方向與(yu)x軸平(ping)(ping)行(xing)。從圖(tu)中可以看出，當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向與(yu)缺(que)(que)陷走(zou)(zou)向形成一定夾(jia)(jia)角時，組成水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的四(si)(si)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)均會產(chan)生(sheng)感(gan)應電(dian)動勢，因此水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)整體輸出為四(si)(si)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)感(gan)應電(dian)動勢之差。設四(si)(si)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)L1、和(he)(he)L4產(chan)生(sheng)的感(gan)應電(dian)動勢輸出分別為e1e2和(he)(he)，則可獲得水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)應電(dian)動勢輸出Δehorizontal為：
如圖4-77所示，進一步將(jiang)四段導線(xian)(xian)交界(jie)(jie)點沿(yan)x軸(zhou)投(tou)影，將(jiang)水平線(xian)(xian)圈分(fen)解為(wei)和L6六(liu)段導線(xian)(xian)，其交界(jie)(jie)點x軸(zhou)坐(zuo)標分(fen)別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平線(xian)(xian)圈09x感(gan)應電動勢(shi)為(wei)處(chu)于前端三(san)段導線(xian)(xian)和尾(wei)部三(san)段導線(xian)(xian)感(gan)應電動勢(shi)之差
進(jin)一步設線(xian)(xian)(xian)(xian)圈寬度參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)(xian)(xian)圈長度mm，水(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)圈運行(xing)速度為1m／s，根據(ju)式（4-37），繪制水(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)圈感(gan)應電動(dong)(dong)勢與(yu)夾角(jiao)β的關系曲(qu)線(xian)(xian)(xian)(xian)，如圖4-79所示。從圖中可以看出，隨著夾角(jiao)β不斷(duan)增大(da)，水(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)圈感(gan)應電動(dong)(dong)勢不斷(duan)減小；當水(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)圈與(yu)缺(que)陷走向平行(xing)時感(gan)應電動(dong)(dong)勢幅值最大(da)，當兩(liang)者垂直時幾乎沒有感(gan)應電動(dong)(dong)勢輸出。
利用鋼板漏磁檢(jian)測(ce)(ce)試驗研究水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方向與缺(que)(que)陷走向夾角對檢(jian)測(ce)(ce)信號幅值的影(ying)響，感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)的長度、寬(kuan)度和高(gao)度分別為11mm、2mm和2mm，線(xian)徑為0.13mm，共(gong)(gong)30匝，水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)心提(ti)離值h為1.5mm。一共(gong)(gong)進(jin)行四組(zu)試驗，使水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)與不同走向缺(que)(que)陷平(ping)行放(fang)置進(jin)行檢(jian)測(ce)(ce)，如(ru)圖(tu)4-80所示。水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)以恒定速度0.5m／s依次通過(guo)缺(que)(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得如(ru)圖(tu)4-81所示的檢(jian)測(ce)(ce)信號。
從圖4-81中(zhong)可以(yi)看出，按不同(tong)方(fang)向(xiang)布置的水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈產生(sheng)了(le)不同(tong)的漏磁信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)輸出：當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈以(yi)90°方(fang)向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)依次(ci)(ci)減(jian)小，其中(zhong)Ckt缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大，4缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)(zui)小；當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈以(yi)70°方(fang)向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Ck2缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大，信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然(ran)后依次(ci)(ci)為Crk3和(he)C,k4當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈以(yi)45°方(fang)向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Ck3缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明顯增加(jia)，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有所增加(jia)，而Cukl和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均(jun)降低；當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈以(yi)20°方(fang)向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Ck4缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增加(jia)，其余三個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都降低，而且(qie)C,k1Crk2和(he)C,k3信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依次(ci)(ci)由小到大排列。
繪(hui)制不(bu)同(tong)走向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢測信(xin)號(hao)峰值(zhi)與水平線(xian)圈布置方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)關系曲線(xian)，如(ru)圖4-82所示。從圖中可以(yi)看(kan)出，當(dang)水平線(xian)圈以(yi)不(bu)同(tong)方(fang)向(xiang)(xiang)掃查(cha)同(tong)一(yi)缺(que)陷(xian)(xian)時將產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)檢測信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)。當(dang)水平線(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)平行(xing)時，信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最大(da)(da)；隨著兩者方(fang)向(xiang)(xiang)夾角的(de)增大(da)(da)，信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)逐漸降(jiang)低(di)。
圖4-83所示(shi)為(wei)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感方向與缺陷走向存在(zai)一定夾角時的漏磁場(chang)掃查原理圖，線(xian)圈(quan)(quan)長(chang)度為(wei)l，寬度為(wei)2w，線(xian)圈(quan)(quan)中心提離值為(wei)H，垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感方向與缺陷走向之間的夾角為(wei)β。建立如(ru)圖所示(shi)坐標(biao)系（x,y)），缺陷走向平行于y軸，垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)運動(dong)方向與x軸平行。
垂直線(xian)圈(quan)由四(si)段導線(xian)L1、L2、L3和(he)L組成，其感(gan)應電動勢(shi)輸(shu)出分(fen)別為e1e2、e3和(he)e4，
設線(xian)圈(quan)寬度(du)參(can)數w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)運l=12.行速度(du)為1.0m／s，根據式（4-42）繪制垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)感應電(dian)動勢與夾角(jiao)β的(de)關系曲線(xian)，如圖4-85所示。從圖中可以看出(chu)，隨(sui)著夾角(jiao)β的(de)不斷(duan)增大，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)感應電(dian)動勢不斷(duan)減小。當垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與缺陷走向(xiang)平行時，感應電(dian)動勢輸(shu)出(chu)最大；當兩者(zhe)垂(chui)直(zhi)(zhi)時，幾乎沒有感應電(dian)動勢輸(shu)出(chu)。
采用與水(shui)平線(xian)(xian)圈相同(tong)(tong)的(de)試驗(yan)(yan)方法，研究垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈敏感方向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)夾角對漏磁(ci)檢(jian)測信(xin)號的(de)影響。將感應(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(wei)2mm。同(tong)(tong)樣(yang)本試驗(yan)(yan)分為(wei)四(si)組，分別使垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈以(yi)不(bu)同(tong)(tong)的(de)布置(zhi)(zhi)方向(xiang)(xiang)依次掃查四(si)個缺(que)陷(xian)(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速(su)度為(wei)0.5ms，如圖4-86所示，并獲得不(bu)同(tong)(tong)走向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)的(de)信(xin)號幅(fu)值與垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈布置(zhi)(zhi)方向(xiang)(xiang)的(de)關系曲(qu)線(xian)(xian)，如圖4-87所示。
從圖4-87中可以看出，當(dang)垂直線(xian)圈(quan)以不同布(bu)置方向(xiang)掃(sao)(sao)查四(si)個缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，檢測(ce)信(xin)號(hao)變(bian)化規律與水平線(xian)圈(quan)相同：當(dang)垂直線(xian)圈(quan)以90°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，檢測(ce)信(xin)號(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減(jian)小(xiao)，其中C，k1缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最(zui)大，C4缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最(zui)小(xiao)；當(dang)垂直線(xian)圈(quan)以70°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最(zui)大，C信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)次(ci)(ci)之，然后依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)垂直線(xian)圈(quan)以45°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，C,k3缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)有所(suo)增加，而(er)Ck1和(he)Ck2信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)均降低；當(dang)垂直線(xian)圈(quan)以20°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，Crk4缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)增加，其余(yu)三個缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)都(dou)降低，而(er)且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由小(xiao)到(dao)大排(pai)列。
繪制不(bu)同(tong)(tong)走向(xiang)(xiang)缺陷檢測信號(hao)峰值與垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈布(bu)置方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)的關系曲線，如圖4-88所示。從圖中可以看出，當垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈以不(bu)同(tong)(tong)布(bu)置方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)掃查同(tong)(tong)一(yi)缺陷時將產生不(bu)同(tong)(tong)的檢測信號(hao)幅值。當垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈敏感(gan)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)平行時，信號(hao)幅值最大(da)，隨著兩(liang)者(zhe)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)夾(jia)角(jiao)的增(zeng)大(da)，信號(hao)幅值逐(zhu)漸降低(di)。
2. 多向性(xing)陣列感應線圈消除(chu)方法
與(yu)(yu)標(biao)準缺(que)陷相(xiang)(xiang)比(bi)，斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)幅值(zhi)更低(di)(di)的(de)(de)原因有：一方(fang)面(mian)(mian)，不銹鋼管漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)采用(yong)軸向(xiang)(xiang)和周向(xiang)(xiang)復合磁(ci)化方(fang)式對不銹鋼管進行局(ju)部磁(ci)化，從而導致與(yu)(yu)磁(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)夾(jia)角(jiao)的(de)(de)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)場強度(du)更低(di)(di)；另一方(fang)面(mian)(mian)，在缺(que)陷漏(lou)磁(ci)場拾(shi)取過(guo)程中，檢(jian)測(ce)(ce)線圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷會形(xing)成(cheng)一定(ding)夾(jia)角(jiao)，從而降低(di)(di)缺(que)陷檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)的(de)(de)幅值(zhi)。為實現(xian)具(ju)有不同走向(xiang)(xiang)的(de)(de)同尺(chi)寸缺(que)陷的(de)(de)一致性檢(jian)測(ce)(ce)與(yu)(yu)評價，提(ti)出基于多向(xiang)(xiang)性陣列感應線圈(quan)的(de)(de)布置方(fang)法。水平線圈(quan)與(yu)(yu)垂直(zhi)線圈(quan)布置方(fang)法相(xiang)(xiang)同，以水平線圈(quan)作(zuo)為消(xiao)除方(fang)法的(de)(de)闡述對象(xiang)。
在(zai)實際生(sheng)產過程(cheng)中(zhong)，當生(sheng)產工藝參數確定后，同批(pi)鋼管中(zhong)自然缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)往往大致相同。如圖4-89所(suo)示(shi)，設鋼管中(zhong)存(cun)在(zai)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1，并(bing)與磁(ci)化(hua)場方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)(jia)角(jiao)ao，由于(yu)在(zai)物料運(yun)輸過程(cheng)中(zhong)可能出(chu)現鋼管方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)倒置，因此，斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)也可能會與磁(ci)化(hua)場方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)(jia)角(jiao)ππ-α0，如斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)3。對(dui)此，在(zai)探(tan)頭內部布置多向(xiang)(xiang)性陣列感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)S1、S2和(he)S3，分別與磁(ci)化(hua)場形成(cheng)夾(jia)(jia)角(jiao)a1、α2和(he)α3其中(zhong)，第(di)一排陣列感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)S，對(dui)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1進行(xing)掃查(cha)，根據水(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角(jiao)對(dui)檢測信(xin)號幅(fu)值的影響規律，線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)應(ying)該(gai)與缺(que)陷(xian)(xian)1走向(xiang)(xiang)平行(xing)，即(ji)α1=α0；第(di)二(er)排陣列感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)S2用(yong)于(yu)檢測標準垂直缺(que)陷(xian)(xian)2和(he)校驗設備狀態，因此線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)垂直，即(ji)a2=90°第(di)三(san)排陣列感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)S3方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)3走向(xiang)(xiang)平行(xing)，即(ji)α3=π-α0。
從而，通過多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列(lie)感(gan)應線(xian)圈布置方式可(ke)以最大限度地提高斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷(xian)的(de)檢(jian)(jian)測信號(hao)幅值(zhi)，并消除線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)夾角引起(qi)的(de)檢(jian)(jian)測信號(hao)幅值(zhi)差異(yi)。圖4-90所示(shi)為針對(dui)鋼管(guan)上有30°斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)自然缺陷(xian)而制(zhi)作的(de)多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列(lie)感(gan)應線(xian)圈探(tan)頭芯(xin)。
在消除(chu)了水平線圈(quan)敏感方向(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)夾角引起的(de)檢測(ce)信號(hao)(hao)差(cha)(cha)異之后(hou)，需要進一步消除(chu)由(you)于缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)帶來的(de)漏磁場強度差(cha)(cha)異，為(wei)此(ci)對(dui)斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢測(ce)通道進行增益(yi)(yi)補償。陣列感應(ying)線圈(quan)S1、S2和(he)S3分別通過斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1、標準缺(que)陷(xian)(xian)2和(he)斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)3之后(hou)輸出信號(hao)(hao)峰值(zhi)分別為(wei)e1、2和(he)e3，設陣列感應(ying)線圈(quan)S1和(he)S3增益(yi)(yi)補償參數分別為(wei)和(he)a3，經補償后(hou)使得不(bu)同走(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)10具(ju)有相(xiang)同的(de)信號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)。
