漏磁檢測是指鐵磁材料被磁化后，利用磁敏感元件檢測缺陷附近的漏磁場進而發現缺陷的無損檢測方法。漏磁檢測是一種高效的電磁無損檢測方法，在細長鐵磁構件的無損檢測中應用十分廣泛，如不銹鋼管、鋼絲繩等。當它與超聲檢測聯合使用時，能對鐵磁性構件提供快捷而全面的評定。
1. 漏(lou)磁檢測(ce)方法
對磁現象的發現可以追溯到我國春秋時期《呂氏春秋》中關于“慈（磁）石召鐵”的描述；但用于無損(sun)檢測的磁學現象始于1922年，美國工程師霍克（W．F．Hoke）發現，裝夾在磁性夾頭上的鋼件上存在裂紋時，其周圍出現鐵粉堆積現象，從而拉開了磁性檢測的序幕。1923年，美國Sperry 博士首次提出采用U形電磁鐵作為磁化器對鐵磁性材料進行磁化，然后采用感應線圈拾取裂紋漏磁場，并于1932獲得了專利。1947年，美國標準石油開發公司的Joseph F.Bayhi 發明漏磁檢測“管道豬”，用于在役管道內檢測，利用U形永磁鐵和感應線圈作為勵磁源和傳感器，整個檢測裝置在不銹鋼管內壁形成螺旋掃查路徑。1949年，美國Tuboscope公司的Donald Lloyd提出了以穿過式線圈磁化器作為軸向磁化器的鋼管橫向缺陷檢測方法。1960年，美國機械及鑄造公司的Hubert A．Deem采用N-S磁極對，產生周向磁化場來檢測縱向劈縫，檢測過程中磁化器和探頭做旋轉運動。到1967-1969年，美國的Alfred E.Crouch 發明了同時可以檢測橫向缺陷和縱向缺陷的“管道豬”。與此同時，Tubo-scope公司的Fenton M.Wood等人也發現了鋼管上縱、橫向缺陷同時檢測時周向和軸向磁化必須同時施加的關系，最終發明了基于鋼管螺旋推進的鋼管橫縱向漏磁檢測設備。2009年，華中科技大學的康宜華和孫燕華等提出基于多維正交磁化的檢測方法，在不銹鋼管直線前進和檢測探頭固定的情況下實現了縱、橫向缺陷的檢測。之后，在此基礎上，他們提出了單一軸向磁化方法，實現了縱、橫向缺陷的全面檢測。
上述各類鋼(gang)管(guan)(guan)漏磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)方法(fa)一(yi)直沿用至今，在(zai)具(ju)體(ti)實施(shi)鋼(gang)管(guan)(guan)漏磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)的過程中(zhong)，需(xu)要(yao)根據(ju)具(ju)體(ti)檢(jian)(jian)測(ce)條件來選擇合適的檢(jian)(jian)測(ce)方法(fa)，如鋼(gang)管(guan)(guan)軋制工藝(yi)、鋼(gang)管(guan)(guan)運行狀態、檢(jian)(jian)測(ce)靈(ling)敏度要(yao)求以及成本(ben)等。
2. 漏(lou)磁檢(jian)測設備
在漏磁檢(jian)測(ce)方法研究基礎(chu)上，立足于漏磁檢(jian)測(ce)具(ju)體需求，形成了(le)各種類型(xing)的漏磁檢(jian)測(ce)設備，與之相關(guan)的關(guan)鍵技術主要包括(kuo)漏磁場高(gao)靈(ling)敏度拾取(qu)、高(gao)強度均勻磁化以及傳感器掃(sao)查路(lu)徑規劃。
a. 傳感器
1959年(nian)，瑞士(shi)的(de)Ermt Vogt發明(ming)了(le)(le)(le)感(gan)應(ying)線圈(quan)；1970年(nian)，美國(guo)AMF公司的(de)Noel B．Proctor首(shou)次提(ti)出(chu)了(le)(le)(le)印(yin)刷線圈(quan)，從而提(ti)高了(le)(le)(le)傳感(gan)器的(de)工藝精度(du)和一致性；1976年(nian)，加拿大諾蘭達礦業有限公司的(de)Krank Kitzinger等人(ren)首(shou)次采用霍(huo)爾元(yuan)件(jian)(jian)測量(liang)漏磁場絕對值；1994-1996年(nian)，捷(jie)克(ke)的(de)Ripka和瑞士(shi)的(de)Popovic等人(ren)綜(zong)合比較了(le)(le)(le)感(gan)應(ying)線圈(quan)、霍(huo)爾元(yuan)件(jian)(jian)、磁通門及磁阻(zu)的(de)敏感(gan)特性；2002年(nian)，法國(guo)的(de)Jean-Louis Robert等人(ren)首(shou)次制(zhi)作了(le)(le)(le)適(shi)應(ying)高溫檢測環境的(de)霍(huo)爾元(yuan)件(jian)(jian)；2008年(nian)，印(yin)度(du)甘(gan)地原(yuan)子(zi)研究中心的(de)W．Sharatchandra Singh 發明(ming)了(le)(le)(le)巨磁阻(zu)傳感(gan)器。
b. 漏磁檢測設備
1980年(nian)，日本住友(you)金屬工業(ye)(ye)株式會社發明了移動式漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備(bei)，美國磁(ci)(ci)性(xing)分(fen)析公司(si)(si)(si)、德國NUKEM有(you)限公司(si)(si)(si)相繼研(yan)制了鋼管周向加軸向復合(he)磁(ci)(ci)化的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備(bei)；1994-2000年(nian)，荷蘭(lan)屯特大學(xue)、加拿(na)大Pipetronix 有(you)限公司(si)(si)(si)及BJ服務(wu)公司(si)(si)(si)利用(yong)(yong)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備(bei)“管道(dao)豬”實(shi)施管道(dao)內檢(jian)測(ce)(ce)；我國華中科技(ji)大學(xue)的(de)(de)(de)康(kang)宜華等人(ren)自1989年(nian)報道(dao)了自行(xing)研(yan)制的(de)(de)(de)首臺(tai)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備(bei)以來，進行(xing)了大量的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)開發工作，并開發了數字化磁(ci)(ci)性(xing)無損檢(jian)測(ce)(ce)技(ji)術(shu)；另外，清華大學(xue)的(de)(de)(de)黃松(song)嶺、沈(shen)陽工業(ye)(ye)大學(xue)的(de)(de)(de)楊理踐及合(he)肥工業(ye)(ye)大學(xue)的(de)(de)(de)何輔云等人(ren)對漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)也做了大量研(yan)究工作。
3. 信(xin)號后處理
漏磁檢(jian)測(ce)在實(shi)施過(guo)程中將鐵磁性(xing)構件(jian)(jian)磁化至(zhi)飽(bao)和(he)或者近飽(bao)和(he)狀態，此(ci)時在缺陷附(fu)近會產(chan)生漏磁場，然后利用磁敏感(gan)元件(jian)(jian)拾取試(shi)件(jian)(jian)表面磁場變化并依次轉換為模擬信號和(he)數字信號，最(zui)后根據(ju)檢(jian)測(ce)信號特征(zheng)對試(shi)件(jian)(jian)質(zhi)量狀態進行評(ping)價。因此(ci)，漏磁檢(jian)測(ce)最(zui)終是以缺陷檢(jian)測(ce)信號的特性(xing)來分析和(he)判斷構件(jian)(jian)質(zhi)量的。
檢(jian)測(ce)信(xin)號進(jin)行后(hou)續處理的研(yan)(yan)究進(jin)展：1996年(nian)，美(mei)國(guo)愛荷(he)華州立大學(xue)的Mandayam等人提出(chu)(chu)平衡式濾(lv)除(chu)算法，用于消(xiao)除(chu)電磁(ci)(ci)(ci)(ci)感應現象和磁(ci)(ci)(ci)(ci)導率(lv)不均對漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)信(xin)號所產(chan)生的影響；1997年(nian)，美(mei)國(guo)的Bubenik等人提出(chu)(chu)內(nei)(nei)外(wai)(wai)缺(que)(que)(que)陷區分的可行性(xing)；2000年(nian)，印度(du)巴(ba)布哈原子(zi)研(yan)(yan)究中(zhong)心(xin)的Mukhopadhyay采用小波分析處理缺(que)(que)(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)信(xin)號；2005年(nian)，美(mei)國(guo)的Mikkola 發表了內(nei)(nei)外(wai)(wai)缺(que)(que)(que)陷區分方法；2006年(nian)，美(mei)國(guo)的McJunkin等人提出(chu)(chu)內(nei)(nei)部(bu)缺(que)(que)(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)強度(du)小，可以(yi)采用敏(min)感度(du)小的檢(jian)測(ce)探頭來檢(jian)測(ce)外(wai)(wai)部(bu)缺(que)(que)(que)陷，以(yi)實現內(nei)(nei)外(wai)(wai)部(bu)缺(que)(que)(que)陷評價一(yi)致性(xing)；2007年(nian)，印度(du)甘地原子(zi)研(yan)(yan)究中(zhong)心(xin)的R.Baskaran 將(jiang)偽逆方法應用于漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信(xin)號圖像處理中(zhong)。在(zai)國(guo)內(nei)(nei)，康宜華、彭永勝、馬鳳銘及張勇等同樣在(zai)檢(jian)測(ce)信(xin)號后(hou)處理方面做了相關(guan)研(yan)(yan)究工作(zuo)。
4. 漏磁檢測理論
為了給(gei)漏磁檢測技(ji)術的(de)(de)應用和(he)推廣提供理(li)論支撐，關(guan)(guan)于漏磁場的(de)(de)形(xing)成機制、影響(xiang)因素、信號(hao)解釋與反(fan)演等相關(guan)(guan)理(li)論得到快速發展(zhan)。
缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分布(bu)(bu)計算(suan)方(fang)法(fa)(fa)主要(yao)有(you)：磁(ci)(ci)(ci)(ci)偶(ou)(ou)極(ji)(ji)法(fa)(fa)、有(you)限元數(shu)(shu)值(zhi)仿(fang)真(zhen)、試驗(yan)法(fa)(fa)、全息(xi)照相(xiang)法(fa)(fa)。1966年，蘇聯的 Zatespin 和(he)Shcherbinin 提出(chu)(chu)(chu)表(biao)(biao)面開(kai)口(kou)(kou)無限長(chang)(chang)缺(que)陷(xian)(xian)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)偶(ou)(ou)極(ji)(ji)子(zi)模(mo)型(xing)，分別(bie)用(yong)點磁(ci)(ci)(ci)(ci)偶(ou)(ou)極(ji)(ji)子(zi)、無限長(chang)(chang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)偶(ou)(ou)極(ji)(ji)線(xian)和(he)無限長(chang)(chang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)偶(ou)(ou)極(ji)(ji)帶來模(mo)擬工(gong)件表(biao)(biao)面的點狀缺(que)陷(xian)(xian)、淺裂(lie)紋(wen)和(he)深裂(lie)紋(wen)。1972年，蘇聯的Shcherbinin利用(yong)面磁(ci)(ci)(ci)(ci)偶(ou)(ou)極(ji)(ji)子(zi)模(mo)型(xing)計算(suan)了(le)截面為矩形開(kai)口(kou)(kou)的長(chang)(chang)度有(you)限的裂(lie)紋(wen)的3D漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分布(bu)(bu)，從而(er)計算(suan)位數(shu)(shu)拓(tuo)展到(dao)了(le)三維空間(jian)。1975年，美國(guo)(guo)愛荷(he)華州立大學（ISU）的Hwang等人采用(yong)有(you)限元數(shu)(shu)值(zhi)模(mo)擬法(fa)(fa)對漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)進(jin)行計算(suan)。1982-1986年，德國(guo)(guo)的F?rster F采用(yong)試驗(yan)的方(fang)法(fa)(fa)對美國(guo)(guo)的Lord和(he)Hwang所提出(chu)(chu)(chu)的有(you)限元漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分析計算(suan)進(jin)行了(le)驗(yan)證(zheng)及部分修(xiu)正。1986年，英國(guo)(guo)赫爾大學的Edwards和(he)Palmer 通過拉(la)普拉(la)斯方(fang)程(cheng)解得截面為半橢圓形的缺(que)陷(xian)(xian)的2D漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分布(bu)(bu)，并且(qie)在(zai)此基礎(chu)上(shang)給(gei)出(chu)(chu)(chu)了(le)有(you)限長(chang)(chang)表(biao)(biao)面開(kai)口(kou)(kou)的3D表(biao)(biao)達式。2003年，烏克(ke)蘭國(guo)(guo)家科學院物(wu)理研(yan)究所的S．Lukyanetsa 給(gei)出(chu)(chu)(chu)了(le)線(xian)性鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)性材料表(biao)(biao)面缺(que)陷(xian)(xian)的漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分布(bu)(bu)解析模(mo)型(xing)。
國(guo)內研(yan)究方(fang)面，1982年(nian)孫雨(yu)施提出了(le)永磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)計(ji)算模型(xing)，1984年(nian)張琪采(cai)用(yong)數學(xue)(xue)(xue)(xue)建模解析(xi)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)研(yan)究了(le)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)分布特性，1990年(nian)南京燃氣輪(lun)機研(yan)究所(suo)的(de)(de)(de)仲(zhong)維暢開始對磁(ci)(ci)偶極子開展大量(liang)的(de)(de)(de)研(yan)究工(gong)作；這(zhe)期(qi)間(jian)，華(hua)中科技大學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)楊(yang)叔子及康宜(yi)華(hua)、清華(hua)大學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)李路(lu)明及軍械工(gong)程學(xue)(xue)(xue)(xue)院的(de)(de)(de)徐章(zhang)遂及南昌航空大學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)任(ren)吉林等(deng)研(yan)究團隊對缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)分布計(ji)算也(ye)做(zuo)了(le)大量(liang)研(yan)究工(gong)作。
影響漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)因素(su)主要包括(kuo)：檢(jian)測速度(du)(du)(du)、缺陷特性(xing)、構件受力(li)狀態、提離效應(ying)(ying)、激勵場(chang)強度(du)(du)(du)及磁(ci)(ci)(ci)導率變化等(deng)(deng)。1993年(nian)(nian)，美(mei)國(guo)(guo)(guo)愛(ai)荷華州(zhou)立大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)YK Shin 建立了電磁(ci)(ci)(ci)感應(ying)(ying)現象對(dui)(dui)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測影響的(de)(de)(de)數(shu)(shu)字有限(xian)(xian)元模型。1995年(nian)(nian)，日(ri)本國(guo)(guo)(guo)家鋼鐵研究中心的(de)(de)(de)Ichizo Uetake 利用磁(ci)(ci)(ci)偶極(ji)子(zi)模型分(fen)析了兩平行裂紋的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)布(bu)。1996-1998年(nian)(nian)，加(jia)拿(na)大(da)女王(wang)大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)Thomas、Mandal、Atherton 及 Weihua Mao 和(he)Lynann Clapham等(deng)(deng)人(ren)分(fen)別研究了壓力(li)對(dui)(dui)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)影響，分(fen)析了相鄰(lin)缺陷之間或不同(tong)走向缺陷之間的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測信(xin)號(hao)關系(xi)。2000-2003年(nian)(nian)，日(ri)本九州(zhou)工業大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)M.Katoh、K. Nishio、Y.Yamaguchi、Katoh和(he)Nishio 采用有限(xian)(xian)元法(fa)計(ji)算(suan)材料屬性(xing)、極(ji)靴氣隙對(dui)(dui)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)影響。2004年(nian)(nian)，韓(han)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)Gwan Soo Park 通過3D有限(xian)(xian)元數(shu)(shu)值仿(fang)真(zhen)(zhen)和(he)試(shi)驗法(fa)發現電磁(ci)(ci)(ci)感應(ying)(ying)現象對(dui)(dui)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)波形(xing)和(he)幅值都會產生影響。2005年(nian)(nian)，加(jia)拿(na)大(da)女王(wang)大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de) Vijay Babbar研究了凹(ao)痕(hen)尺寸與殘余應(ying)(ying)力(li)對(dui)(dui)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)影響。2006年(nian)(nian)，英國(guo)(guo)(guo)紐卡斯爾大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de) Gui Yun Tian和(he)Yong Li等(deng)(deng)通過有限(xian)(xian)元數(shu)(shu)值仿(fang)真(zhen)(zhen)研究了在不同(tong)缺陷深度(du)(du)(du)下渦流效應(ying)(ying)對(dui)(dui)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測的(de)(de)(de)影響。國(guo)(guo)(guo)內，武(wu)漢大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)杜(du)志葉、清(qing)華大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)黃松嶺和(he)沈陽工業大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)楊理踐等(deng)(deng)也在這方面做了相應(ying)(ying)的(de)(de)(de)仿(fang)真(zhen)(zhen)研究工作。
缺陷(xian)(xian)(xian)反(fan)(fan)演(yan)的(de)目的(de)是根據檢測(ce)信(xin)(xin)號得(de)出缺陷(xian)(xian)(xian)損傷程度，從而對(dui)構件質量進(jin)行有效評(ping)價，其(qi)中(zhong)一(yi)(yi)個關鍵問(wen)題(ti)就是尋找檢測(ce)信(xin)(xin)號與缺陷(xian)(xian)(xian)尺寸的(de)對(dui)應(ying)關系。1995年(nian)，日本京(jing)都大(da)(da)(da)學(xue)的(de)KoichiHanasaki提出了(le)一(yi)(yi)種鋼絲繩缺陷(xian)(xian)(xian)反(fan)(fan)演(yan)模型。2000年(nian)，美國愛荷華(hua)州立大(da)(da)(da)學(xue)的(de) Kyungtae和Hwang采(cai)用神經網(wang)絡及小波分(fen)析(xi)方法(fa)(fa)研(yan)究(jiu)了(le)反(fan)(fan)演(yan)問(wen)題(ti)。2002年(nian)，我(wo)國鐘(zhong)維暢利用磁偶極子(zi)理論進(jin)行了(le)缺陷(xian)(xian)(xian)的(de)反(fan)(fan)推工(gong)作；同年(nian)，德國的(de)Jens Haueisen 等人采(cai)用最大(da)(da)(da)熵法(fa)(fa)進(jin)行了(le)評(ping)估分(fen)析(xi)，給(gei)出了(le)一(yi)(yi)種可根據檢測(ce)信(xin)(xin)號得(de)出缺陷(xian)(xian)(xian)的(de)尺寸及位(wei)置的(de)有效算法(fa)(fa)；密西根州立大(da)(da)(da)學(xue)的(de)Ameet Vijay Joshi結合傳統(tong)反(fan)(fan)演(yan)算法(fa)(fa)，提出了(le)一(yi)(yi)種高階統(tong)計法(fa)(fa)。2009年(nian)，合肥工(gong)業大(da)(da)(da)學(xue)的(de)張勇(yong)采(cai)用粒子(zi)群優化算法(fa)(fa)對(dui)缺陷(xian)(xian)(xian)進(jin)行反(fan)(fan)演(yan)，華(hua)中(zhong)科技大(da)(da)(da)學(xue)的(de)劉志平(ping)及天津大(da)(da)(da)學(xue)的(de)蔣奇也做了(le)部分(fen)缺陷(xian)(xian)(xian)反(fan)(fan)演(yan)工(gong)作。
