不銹(xiu)鋼(gang)管自動化(hua)漏磁檢(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(lou)磁場(chang)分布的影響
由于軋(ya)制工(gong)藝不(bu)完善(shan)而產(chan)生的鋼(gang)管自然缺(que)(que)陷(xian)一般與(yu)軸(zhou)線成(cheng)一定斜(xie)角(jiao)。與(yu)標(biao)準橫、縱向缺(que)(que)陷(xian)相比(bi)，斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)強度更低。斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)是不(bu)銹鋼(gang)管生產(chan)過程中最為(wei)(wei)常見的一種(zhong)缺(que)(que)陷(xian)，但在(zai)實際檢(jian)測過程中往往以標(biao)準垂直缺(que)(que)陷(xian)作為(wei)(wei)評判(pan)標(biao)準，從而容易造成(cheng)斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)的漏(lou)檢(jian)。為(wei)(wei)實現對具有不(bu)同走向的同尺寸缺(que)(que)陷(xian)的一致(zhi)性檢(jian)測與(yu)評價，必須提出相應的漏(lou)磁(ci)場(chang)差異消(xiao)除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布特性
圖4-58所(suo)示缺(que)陷分(fen)別為用于校(xiao)驗設備(bei)的(de)標準人工刻槽和鋼管軋制過程(cheng)中形成的(de)自然斜(xie)向(xiang)缺(que)陷。與標準刻槽相比，斜(xie)向(xiang)缺(que)陷走向(xiang)與磁(ci)化場之間存在一(yi)定傾斜(xie)夾角，會導致(zhi)相同尺寸斜(xie)向(xiang)缺(que)陷的(de)漏磁(ci)場強(qiang)度更低，從而容易形成漏檢。
建(jian)立如圖4-59所示的斜向缺陷漏磁(ci)場分析模型，缺陷1、缺陷2和(he)(he)缺陷3依次與磁(ci)化場B。形成夾角a1、α2和(he)(he)3，深(shen)度(du)和(he)(he)寬度(du)分別為d和(he)(he)2b，并形成漏磁(ci)場分布B2和(he)(he)B3。
當(dang)缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)垂直于(yu)磁化(hua)(hua)場方(fang)向(xiang)(xiang)時(shi)(shi)，由于(yu)在磁化(hua)(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上缺陷左(zuo)右兩側(ce)磁介質具有(you)完全對(dui)稱性，漏(lou)磁場可(ke)簡(jian)化(hua)(hua)為(y,z)二維模型(xing)；但如(ru)果缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)與磁化(hua)(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)不(bu)垂直，此時(shi)(shi)，缺陷左(zuo)右兩側(ce)磁介質在磁化(hua)(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上不(bu)對(dui)稱，會對(dui)磁力線(xian)路徑造成擾動，從而形成三(san)維空間分布的(de)非對(dui)稱漏(lou)磁場。
以缺陷兩側面上(shang)P1、P2和(he)(he)P3點作為(wei)研究對象(xiang)，分(fen)析缺陷兩側面磁(ci)(ci)勢分(fen)布。圖(tu)4-60a所(suo)示(shi)為(wei)斜向缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)場分(fen)析模(mo)型，根據磁(ci)(ci)路原理(li)，沿著(zhu)磁(ci)(ci)力線路徑分(fen)布的(de)P1、P2和(he)(he)P3處(chu)磁(ci)(ci)勢Uml、Um2和(he)(he)Um3滿足如下關(guan)系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化場磁(ci)通(tong)量(liang)達到(dao)1點時會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)分(fen)流，一部分(fen)磁(ci)通(tong)量(liang)2會(hui)(hui)沿(yan)著平行于缺陷Φ方向達到(dao)磁(ci)勢更低(di)的P2點，而剩余(yu)部分(fen)磁(ci)通(tong)量(liang)則經過缺陷到(dao)達P3點，從而形成(cheng)漏磁(ci)場B1，根據磁路的基爾(er)霍(huo)夫第一定律，磁通量(liang)滿足(zu)以下關系式：
建(jian)(jian)立如(ru)圖4-61所示(shi)的(de)(de)仿真模(mo)型，計算(suan)缺陷走向(xiang)對漏磁(ci)場分(fen)布的(de)(de)影(ying)響。測試鋼(gang)板的(de)(de)長(chang)、寬(kuan)和(he)高分(fen)別(bie)為(wei)(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)管材質(zhi)為(wei)(wei)25鋼(gang)。穿過式磁(ci)化線(xian)圈內腔寬(kuan)度(du)和(he)高度(du)分(fen)別(bie)116mm和(he)12mm，外輪廓寬(kuan)度(du)和(he)高度(du)分(fen)別(bie)為(wei)(wei)216mm和(he)112mm，線(xian)圈厚度(du)為(wei)(wei)100mm，，方向(xiang)如(ru)圖所示(shi)。漏磁(ci)場提取路徑l位于(yu)鋼(gang)板上方中心(xin)位置處，提離值(zhi)為(wei)(wei)1.0mm，并(bing)建(jian)(jian)立如(ru)圖所示(shi)坐標(biao)系(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時計算缺(que)(que)陷漏磁(ci)場矢量分(fen)布(bu)，如圖(tu)4-62所示(shi)(shi)。當缺(que)(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)垂直時，所有(you)磁(ci)力(li)線(xian)均垂直通過(guo)(guo)缺(que)(que)陷，如圖(tu)4-62a所示(shi)(shi)；當缺(que)(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)存在一定夾角時，一部(bu)分(fen)磁(ci)力(li)線(xian)沿著平(ping)行于(yu)缺(que)(que)陷方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)分(fen)布(bu)，其(qi)余部(bu)分(fen)磁(ci)力(li)線(xian)則沿著近似垂直于(yu)缺(que)(que)陷方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)通過(guo)(guo)，如圖(tu)4-62b所示(shi)(shi)。
采(cai)用(yong)圖(tu)(tu)4-61所示的模型，夾角α分別取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路(lu)徑l提取磁(ci)場分量Bx、By、、B2以及磁(ci)通(tong)量密度B，并繪制成如圖(tu)(tu)4-63～圖(tu)(tu)4-66所示的關(guan)系(xi)曲線。
從圖4-63中可(ke)以(yi)看(kan)出，隨著夾角α的增大，漏(lou)磁(ci)(ci)場分(fen)量B2幅值(zhi)呈(cheng)現先增大后(hou)減(jian)小的規律。從圖4-64～圖4-66中可(ke)以(yi)看(kan)出，隨著夾角α的不斷(duan)(duan)增大，By、和磁(ci)(ci)通(tong)量密度(du)B幅值(zhi)均呈(cheng)不斷(duan)(duan)上升(sheng)趨勢，當缺陷走向(xiang)與磁(ci)(ci)化場方向(xiang)垂直時，幅值(zhi)達到最大值(zhi)。
從圖中(zhong)還可以(yi)看出，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)(jiao)α的(de)不(bu)(bu)斷增大(da)(da)，BxB、B2和B分布寬(kuan)度均(jun)在不(bu)(bu)斷減小。進一步提取(qu)漏磁(ci)(ci)場(chang)分量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度，繪制其與(yu)夾(jia)角(jiao)(jiao)α的(de)關(guan)系(xi)曲(qu)線，如圖4-67所示。從圖中(zhong)可以(yi)看出，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)(jiao)α的(de)增大(da)(da)，漏磁(ci)(ci)場(chang)分量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度不(bu)(bu)斷變小；當(dang)夾(jia)角(jiao)(jiao)α較小時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度下降(jiang)較快(kuai)；當(dang)夾(jia)角(jiao)(jiao)α較大(da)(da)時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度下降(jiang)緩慢(man)。
由于(yu)磁(ci)力(li)線經過(guo)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷時基(ji)本沿著(zhu)垂(chui)直于(yu)缺(que)陷方向(xiang)(xiang)(xiang)通過(guo)，因此，提取(qu)路(lu)徑(jing)l與漏磁(ci)場(chang)分布方向(xiang)(xiang)(xiang)會存在夾角，為此，將漏磁(ci)場(chang)變換到提取(qu)路(lu)徑(jing)l方向(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方(fang)向的坐標軸(zhou)。
繪(hui)制漏(lou)磁場分量B，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度(du)與1／sina之間(jian)的關(guan)系曲線，如圖4-68所示。從圖中可(ke)以看出，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度(du)與1／sina之間(jian)成近似(si)正比關(guan)系，與式（4-31）所示的變(bian)換關(guan)系相符。
2. 缺陷走向(xiang)對漏磁(ci)場分布的影響(xiang)
在鋼(gang)板上(shang)刻(ke)制不同(tong)走(zou)向(xiang)的(de)缺(que)陷，并進(jin)行漏磁檢測(ce)試驗。鋼(gang)板的(de)長度(du)、寬度(du)和(he)厚度(du)分別(bie)為(wei)750mm、100mm和(he)10mm，并在其表面加工4個走(zou)向(xiang)不同(tong)的(de)缺(que)陷，深(shen)度(du)和(he)寬度(du)分別(bie)為(wei)2mm和(he)1.5mm，夾(jia)角α分別(bie)為(wei)20°、45°、70°和(he)90°，如圖4-69所(suo)示。
磁化電流(liu)設置為(wei)5A且傳(chuan)(chuan)感器(qi)提離值為(wei)1.0mm。將(jiang)鋼(gang)板以恒定速度0.5m／s通過檢測系統，使傳(chuan)(chuan)感器(qi)依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分(fen)別記錄漏磁場x、y、z軸分(fen)量檢測信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所示。
從試驗結果可(ke)以看(kan)出，隨(sui)著夾角α的不(bu)斷增大，漏磁(ci)場分量B，幅(fu)值呈現先(xian)增大后減小的趨勢，而(er)漏磁(ci)場分量B，和B，則不(bu)斷增強，試驗結果與理論分析吻合。
從圖(tu)中還可以(yi)看出(chu)，隨(sui)(sui)著(zhu)夾角α的不(bu)斷(duan)(duan)增大，檢(jian)測信號寬度(du)不(bu)斷(duan)(duan)減小。進一步提(ti)取缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4漏磁(ci)場(chang)分(fen)量B，的信號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬度(du)，并繪制其與(yu)夾角α和(he)1／sina的關系曲線，如圖(tu)4-73和(he)圖(tu)4-74所示。從圖(tu)中可以(yi)看出(chu)，隨(sui)(sui)著(zhu)夾角α的不(bu)斷(duan)(duan)增大，B，信號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬度(du)不(bu)斷(duan)(duan)減小，并與(yu)1／sina成近似正比關系，與(yu)仿真及理論分(fen)析結論相同。
二、消除缺陷(xian)走向影響的(de)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(quan)與裂紋夾角對檢測信號的影響
分(fen)析感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)與缺陷走向(xiang)夾(jia)角對漏磁檢測信號的影響。感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)也即感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)長軸方向(xiang)，如(ru)圖(tu)4-75所示，感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)與試件軸向(xiang)垂直(zhi)，當試件上(shang)存在不(bu)(bu)同走向(xiang)缺陷時，感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)將與其形成不(bu)(bu)同的夾(jia)角，從而引起檢測信號幅值差異。
圖(tu)4-76所(suo)示為(wei)(wei)水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)存在(zai)一定夾角(jiao)(jiao)時的(de)(de)(de)漏磁場(chang)檢測(ce)原理。線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度(du)為(wei)(wei)l，寬度(du)為(wei)(wei)2w，提離值為(wei)(wei)h，水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)之間的(de)(de)(de)夾角(jiao)(jiao)為(wei)(wei)β。建立如圖(tu)所(suo)示坐標系（x，，缺(que)x,y)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行于y軸(zhou)，缺(que)陷(xian)(xian)漏磁場(chang)分布滿足磁偶極子模型，水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運(yun)動方向(xiang)(xiang)與(yu)x軸(zhou)平(ping)(ping)行。從圖(tu)中可以看出，當水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)形成(cheng)(cheng)一定夾角(jiao)(jiao)時，組成(cheng)(cheng)水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)四段導(dao)線(xian)(xian)均會產生感(gan)應(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)，因此水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)整(zheng)體輸出為(wei)(wei)四段導(dao)線(xian)(xian)感(gan)應(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)之差。設(she)四段導(dao)線(xian)(xian)L1、和L4產生的(de)(de)(de)感(gan)應(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)輸出分別(bie)為(wei)(wei)e1e2和，則可獲得(de)水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)輸出Δehorizontal為(wei)(wei)：
如圖4-77所(suo)示，進一步將四段(duan)導線交(jiao)界點(dian)沿x軸投影，將水平線圈分解為和L6六段(duan)導線，其(qi)交(jiao)界點(dian)x軸坐(zuo)標(biao)分別為x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平線圈09x感應(ying)電動(dong)勢為處于前端(duan)三段(duan)導線和尾(wei)部三段(duan)導線感應(ying)電動(dong)勢之差
進一步設(she)線(xian)圈(quan)寬度參數(shu)w=0.3253mm，線(xian)圈(quan)長度mm，水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)運(yun)行(xing)(xing)速度為1m／s，根據式（4-37），繪制水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)感應電(dian)(dian)動勢與夾角β的(de)關系曲線(xian)，如(ru)圖4-79所示。從(cong)圖中可以看出(chu)，隨著夾角β不(bu)斷(duan)(duan)增大(da)(da)，水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)感應電(dian)(dian)動勢不(bu)斷(duan)(duan)減(jian)小(xiao)；當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)與缺(que)陷走向平(ping)行(xing)(xing)時(shi)感應電(dian)(dian)動勢幅值(zhi)最大(da)(da)，當兩者垂(chui)直時(shi)幾(ji)乎沒(mei)有感應電(dian)(dian)動勢輸出(chu)。
利用鋼板漏磁檢(jian)測(ce)試驗研究水平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感方向與缺陷(xian)走向夾角對檢(jian)測(ce)信號(hao)幅(fu)值(zhi)的影響，感應線(xian)(xian)(xian)圈(quan)的長度、寬度和高度分別為11mm、2mm和2mm，線(xian)(xian)(xian)徑(jing)為0.13mm，共30匝，水平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)心提離值(zhi)h為1.5mm。一共進(jin)(jin)行(xing)四組(zu)試驗，使水平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)與不同走向缺陷(xian)平(ping)(ping)(ping)行(xing)放(fang)置(zhi)進(jin)(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，如圖(tu)4-80所示(shi)(shi)。水平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以(yi)恒(heng)定速度0.5m／s依次(ci)通過缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲(huo)得(de)如圖(tu)4-81所示(shi)(shi)的檢(jian)測(ce)信號(hao)。
從圖(tu)4-81中可以看(kan)出，按不同(tong)方(fang)向(xiang)布置的水平線(xian)(xian)圈產生了不同(tong)的漏磁信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值輸出：當(dang)水平線(xian)(xian)圈以90°方(fang)向(xiang)依次(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)依次(ci)減小，其中Ckt缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值最(zui)大，4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值最(zui)小；當(dang)水平線(xian)(xian)圈以70°方(fang)向(xiang)依次(ci)掃(sao)過(guo)四個(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)幅值最(zui)大，信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值次(ci)之，然后(hou)依次(ci)為(wei)Crk3和(he)C,k4當(dang)水平線(xian)(xian)圈以45°方(fang)向(xiang)依次(ci)掃(sao)過(guo)四個(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)幅值明(ming)顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值有所增(zeng)加，而(er)Cukl和(he)Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值均降低(di)；當(dang)水平線(xian)(xian)圈以20°方(fang)向(xiang)依次(ci)掃(sao)過(guo)四個(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)幅值增(zeng)加，其余(yu)三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值都降低(di)，而(er)且(qie)C,k1Crk2和(he)C,k3信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅值依次(ci)由(you)小到大排列。
繪制不(bu)同(tong)走(zou)向缺(que)陷檢(jian)測信(xin)號峰值與(yu)(yu)水平(ping)線圈(quan)(quan)布(bu)置方向的關系曲(qu)線，如(ru)圖(tu)4-82所(suo)示。從圖(tu)中可以(yi)看出，當水平(ping)線圈(quan)(quan)以(yi)不(bu)同(tong)方向掃查同(tong)一(yi)缺(que)陷時將產生不(bu)同(tong)的檢(jian)測信(xin)號幅值。當水平(ping)線圈(quan)(quan)敏感方向與(yu)(yu)缺(que)陷走(zou)向平(ping)行(xing)時，信(xin)號幅值最大；隨(sui)著(zhu)兩者方向夾角的增(zeng)大，信(xin)號幅值逐漸降低。
圖(tu)(tu)4-83所示為(wei)(wei)垂直線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)存在一定(ding)夾角時的(de)漏磁(ci)場掃查原理(li)圖(tu)(tu)，線(xian)(xian)圈(quan)長度為(wei)(wei)l，寬度為(wei)(wei)2w，線(xian)(xian)圈(quan)中心提(ti)離值為(wei)(wei)H，垂直線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)之(zhi)間(jian)的(de)夾角為(wei)(wei)β。建立如圖(tu)(tu)所示坐標(biao)系（x,y)），缺陷走(zou)向(xiang)平行(xing)于y軸，垂直線(xian)(xian)圈(quan)運動方向(xiang)與(yu)x軸平行(xing)。
垂直線(xian)圈由四段導(dao)線(xian)L1、L2、L3和(he)L組成，其感應電動勢輸出分別為e1e2、e3和(he)e4，
設線(xian)(xian)圈寬(kuan)度參數w＝0.15mm，線(xian)(xian)圈長度l＝12.5mm，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈運l=12.行速度為1.0m／s，根據(ju)式（4-42）繪制(zhi)垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)與夾(jia)角β的關系曲線(xian)(xian)，如圖4-85所(suo)示。從圖中可(ke)以看出，隨(sui)著夾(jia)角β的不(bu)(bu)斷增大，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)不(bu)(bu)斷減小(xiao)。當(dang)垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方(fang)向與缺陷(xian)走向平行時，感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出最大；當(dang)兩者垂(chui)直(zhi)(zhi)時，幾乎(hu)沒有(you)感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出。
采用與水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)相同的試驗方(fang)(fang)法(fa)，研究垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)與缺陷走向(xiang)夾角(jiao)對漏(lou)磁檢測信號的影(ying)響。將感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)垂直擺放，垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中心提離值H為2mm。同樣本(ben)試驗分為四(si)組，分別使垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)以(yi)不(bu)同的布置方(fang)(fang)向(xiang)依次掃查四(si)個缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為0.5ms，如圖4-86所示，并獲(huo)得不(bu)同走向(xiang)缺陷的信號幅值與垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)布置方(fang)(fang)向(xiang)的關(guan)系曲線(xian)(xian)，如圖4-87所示。
從圖4-87中可以(yi)(yi)看出，當垂直線圈(quan)以(yi)(yi)不同(tong)(tong)布置方(fang)(fang)向掃(sao)查四個(ge)缺陷(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)測信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)變化規律(lv)與(yu)水平(ping)線圈(quan)相同(tong)(tong)：當垂直線圈(quan)以(yi)(yi)90°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺陷(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)測信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)依次(ci)(ci)(ci)減小，其(qi)中C，k1缺陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最(zui)大(da)，C4缺陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最(zui)小；當垂直線圈(quan)以(yi)(yi)70°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺陷(xian)(xian)時(shi)，缺陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最(zui)大(da)，C信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)次(ci)(ci)(ci)之，然(ran)后依次(ci)(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當垂直線圈(quan)以(yi)(yi)45°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺陷(xian)(xian)時(shi)，C,k3缺陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)明顯(xian)增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)有所(suo)增(zeng)加(jia)，而Ck1和(he)Ck2信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)均(jun)降低(di)；當垂直線圈(quan)以(yi)(yi)20°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺陷(xian)(xian)時(shi)，Crk4缺陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)增(zeng)加(jia)，其(qi)余三個(ge)缺陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)都降低(di)，而且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)依次(ci)(ci)(ci)由小到大(da)排列。
繪制不同(tong)(tong)走向缺(que)陷檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)峰值與(yu)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)布置方向的關系曲線(xian)，如圖(tu)4-88所示。從(cong)圖(tu)中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，當垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)不同(tong)(tong)布置方向掃查同(tong)(tong)一缺(que)陷時將產生不同(tong)(tong)的檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅值。當垂直(zhi)線(xian)圈(quan)敏感方向與(yu)缺(que)陷走向平行時，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅值最大，隨(sui)著(zhu)兩(liang)者方向夾角(jiao)的增大，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅值逐(zhu)漸降低。
2. 多向(xiang)性陣列感應線圈消除方法
與標準缺(que)(que)陷(xian)相比，斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)檢測(ce)信(xin)號幅值更低(di)的原因(yin)有(you)：一方(fang)(fang)面(mian)，不銹(xiu)鋼管漏(lou)(lou)磁(ci)檢測(ce)采(cai)用(yong)軸向(xiang)(xiang)和周(zhou)向(xiang)(xiang)復合磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)式(shi)對不銹(xiu)鋼管進行局部磁(ci)化(hua)，從(cong)而導致與磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形(xing)成夾角的斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場強度(du)更低(di)；另(ling)一方(fang)(fang)面(mian)，在缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場拾取(qu)過(guo)程(cheng)中，檢測(ce)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)敏感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)會形(xing)成一定夾角，從(cong)而降低(di)缺(que)(que)陷(xian)檢測(ce)信(xin)號的幅值。為實現具有(you)不同(tong)走向(xiang)(xiang)的同(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)的一致性檢測(ce)與評(ping)價(jia)，提出(chu)基于多向(xiang)(xiang)性陣列感應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的布置方(fang)(fang)法(fa)。水(shui)平線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)與垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)布置方(fang)(fang)法(fa)相同(tong)，以水(shui)平線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)作為消(xiao)除方(fang)(fang)法(fa)的闡述對象(xiang)。
在(zai)(zai)實(shi)際生產過(guo)程中(zhong)，當生產工(gong)藝參(can)數確定后，同批(pi)鋼管中(zhong)自然缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)大致相同。如圖4-89所(suo)示(shi)，設(she)(she)鋼管中(zhong)存在(zai)(zai)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)1，并與(yu)磁化(hua)場方(fang)向(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)(cheng)夾(jia)(jia)(jia)角ao，由于在(zai)(zai)物料運(yun)輸過(guo)程中(zhong)可能出現(xian)鋼管方(fang)向(xiang)(xiang)倒置，因此，斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)也(ye)可能會與(yu)磁化(hua)場方(fang)向(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)(cheng)夾(jia)(jia)(jia)角ππ-α0，如斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)3。對此，在(zai)(zai)探頭內部布置多向(xiang)(xiang)性陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)S1、S2和S3，分別與(yu)磁化(hua)場形(xing)成(cheng)(cheng)夾(jia)(jia)(jia)角a1、α2和α3其(qi)中(zhong)，第一排陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)S，對斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)1進行掃查，根據水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)(jia)角對檢(jian)測信號幅值的影響規律，線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)應(ying)該與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)1走(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即α1=α0；第二排陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)S2用于檢(jian)測標準垂(chui)(chui)直(zhi)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)2和校驗設(she)(she)備狀態，因此線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)磁化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)垂(chui)(chui)直(zhi)，即a2=90°第三排陣列(lie)(lie)感(gan)(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)S3方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)3走(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即α3=π-α0。
從(cong)而(er)，通過多向性陣列(lie)感應線(xian)(xian)圈布置方式可以最大限度地提高斜(xie)向缺(que)陷的(de)(de)檢(jian)測信號幅值，并消除線(xian)(xian)圈敏感方向與缺(que)陷走(zou)向夾角(jiao)引(yin)起(qi)的(de)(de)檢(jian)測信號幅值差異(yi)。圖4-90所示為針對鋼管上有30°斜(xie)向自(zi)然缺(que)陷而(er)制作的(de)(de)多向性陣列(lie)感應線(xian)(xian)圈探頭芯。
在消除了水平線圈敏感方向(xiang)與缺陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)夾角引起的檢測信(xin)號(hao)差異(yi)之(zhi)后(hou)，需要進(jin)一步消除由于缺陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)帶來的漏磁場強(qiang)度差異(yi)，為(wei)此對斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)檢測通道進(jin)行(xing)增益(yi)(yi)補償。陣列感應(ying)線圈S1、S2和(he)S3分別(bie)通過斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)1、標準(zhun)缺陷(xian)2和(he)斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)3之(zhi)后(hou)輸出信(xin)號(hao)峰值(zhi)分別(bie)為(wei)e1、2和(he)e3，設(she)陣列感應(ying)線圈S1和(he)S3增益(yi)(yi)補償參數分別(bie)為(wei)和(he)a3，經補償后(hou)使得不同(tong)走(zou)(zou)向(xiang)缺陷(xian)10具有相同(tong)的信(xin)號(hao)幅值(zhi)。
