不銹鋼管(guan)自動化漏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(zou)向對漏磁場分布的影響(xiang)
由于軋制工藝不(bu)(bu)(bu)完(wan)善而(er)產(chan)生的鋼(gang)管自(zi)然缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)一般(ban)與(yu)軸線成一定斜角。與(yu)標(biao)準(zhun)橫、縱向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)相比，斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏磁場強(qiang)度(du)更低。斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)是不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)管生產(chan)過程中(zhong)最為(wei)常見(jian)的一種缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)，但在實(shi)際檢(jian)測過程中(zhong)往(wang)往(wang)以標(biao)準(zhun)垂直缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)作為(wei)評(ping)判(pan)標(biao)準(zhun)，從而(er)容易造成斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)的漏檢(jian)。為(wei)實(shi)現(xian)對具有(you)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)走(zou)向的同(tong)(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)的一致性檢(jian)測與(yu)評(ping)價，必須提出相應的漏磁場差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布特性
圖4-58所(suo)示缺(que)(que)陷分別為用于(yu)校(xiao)驗設備的標(biao)準人(ren)工(gong)刻槽和鋼管軋制過程中形成(cheng)(cheng)的自然斜向缺(que)(que)陷。與(yu)標(biao)準刻槽相(xiang)比，斜向缺(que)(que)陷走向與(yu)磁(ci)化場(chang)之間存在一定傾斜夾(jia)角(jiao)，會導致(zhi)相(xiang)同(tong)尺寸斜向缺(que)(que)陷的漏磁(ci)場(chang)強度更低(di)，從而容易形成(cheng)(cheng)漏檢。
建(jian)立如圖4-59所示的(de)斜向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)分析模(mo)型，缺(que)(que)陷(xian)1、缺(que)(que)陷(xian)2和(he)(he)缺(que)(que)陷(xian)3依次與磁(ci)化(hua)場(chang)B。形成(cheng)夾角a1、α2和(he)(he)3，深度(du)和(he)(he)寬度(du)分別為d和(he)(he)2b，并(bing)形成(cheng)漏磁(ci)場(chang)分布(bu)B2和(he)(he)B3。
當缺(que)陷走向垂直(zhi)于磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場方(fang)向時(shi)(shi)，由于在磁(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)向上(shang)缺(que)陷左右兩側磁(ci)(ci)(ci)介質具有完全對稱性，漏磁(ci)(ci)(ci)場可簡化(hua)為(wei)(y,z)二維模型(xing)；但(dan)如果缺(que)陷走向與磁(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)向不垂直(zhi)，此時(shi)(shi)，缺(que)陷左右兩側磁(ci)(ci)(ci)介質在磁(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)向上(shang)不對稱，會對磁(ci)(ci)(ci)力線路徑造成(cheng)擾動，從(cong)而形成(cheng)三(san)維空間分布的非(fei)對稱漏磁(ci)(ci)(ci)場。
以缺(que)陷(xian)(xian)兩側(ce)面上P1、P2和P3點作為研究對象(xiang)，分析(xi)缺(que)陷(xian)(xian)兩側(ce)面磁勢分布。圖4-60a所示為斜向缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁場(chang)分析(xi)模型，根(gen)據磁路原理，沿著磁力線(xian)路徑分布的P1、P2和P3處(chu)磁勢Uml、Um2和Um3滿足(zu)如下(xia)關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因(yin)此，磁化場(chang)磁通量(liang)達(da)到1點時會產生(sheng)分(fen)流，一部分(fen)磁通量(liang)2會沿著平行于缺陷Φ方(fang)向達(da)到磁勢更低的P2點，而(er)剩余部分(fen)磁通量(liang)則經過缺陷到達(da)P3點，從(cong)而(er)形成(cheng)漏磁場(chang)B1，根據磁(ci)路的基爾霍夫(fu)第一定律，磁(ci)通量滿足(zu)以(yi)下關(guan)系式：
建立如圖4-61所示的仿真模型，計算缺陷走向(xiang)對漏磁場(chang)(chang)分(fen)(fen)(fen)布(bu)的影響(xiang)。測試鋼(gang)板的長、寬和(he)高分(fen)(fen)(fen)別為(wei)(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)管(guan)材質為(wei)(wei)25鋼(gang)。穿過式磁化線圈內腔(qiang)寬度(du)和(he)高度(du)分(fen)(fen)(fen)別116mm和(he)12mm，外(wai)輪廓寬度(du)和(he)高度(du)分(fen)(fen)(fen)別為(wei)(wei)216mm和(he)112mm，線圈厚(hou)度(du)為(wei)(wei)100mm，，方(fang)向(xiang)如圖所示。漏磁場(chang)(chang)提取路徑l位于鋼(gang)板上(shang)方(fang)中心位置處，提離值(zhi)為(wei)(wei)1.0mm，并建立如圖所示坐標(biao)系(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時計算(suan)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)場矢量分布(bu)(bu)，如圖4-62所示(shi)。當缺(que)(que)(que)陷(xian)走向(xiang)與(yu)磁(ci)化方(fang)向(xiang)垂(chui)直(zhi)時，所有磁(ci)力線(xian)均垂(chui)直(zhi)通過缺(que)(que)(que)陷(xian)，如圖4-62a所示(shi)；當缺(que)(que)(que)陷(xian)走向(xiang)與(yu)磁(ci)化方(fang)向(xiang)存在(zai)一定夾角時，一部(bu)分磁(ci)力線(xian)沿著(zhu)平行于缺(que)(que)(que)陷(xian)方(fang)向(xiang)分布(bu)(bu)，其余部(bu)分磁(ci)力線(xian)則沿著(zhu)近似垂(chui)直(zhi)于缺(que)(que)(que)陷(xian)方(fang)向(xiang)通過，如圖4-62b所示(shi)。
采用圖4-61所示(shi)的模型(xing)，夾角α分別(bie)取0°、15°、30°、45°、60°和(he)75°，沿路徑l提(ti)取磁(ci)場分量Bx、By、、B2以及磁(ci)通量密度B，并繪制(zhi)成(cheng)如圖4-63～圖4-66所示(shi)的關系曲線。
從圖(tu)4-63中(zhong)可(ke)以看出，隨(sui)著(zhu)夾角α的(de)增(zeng)大，漏磁(ci)場(chang)分量B2幅(fu)值(zhi)(zhi)呈現先增(zeng)大后減小的(de)規律(lv)。從圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中(zhong)可(ke)以看出，隨(sui)著(zhu)夾角α的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)大，By、和磁(ci)通量密度B幅(fu)值(zhi)(zhi)均呈不(bu)斷(duan)上(shang)升(sheng)趨勢，當缺陷走向(xiang)與磁(ci)化(hua)場(chang)方向(xiang)垂直時，幅(fu)值(zhi)(zhi)達到最大值(zhi)(zhi)。
從(cong)圖(tu)中還(huan)可以(yi)看出，隨著(zhu)夾角(jiao)(jiao)(jiao)α的不(bu)斷(duan)(duan)增(zeng)大，BxB、B2和B分布寬(kuan)度(du)均在(zai)不(bu)斷(duan)(duan)減(jian)小(xiao)(xiao)。進一步提取漏磁(ci)場分量B，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度(du)，繪制(zhi)其與(yu)夾角(jiao)(jiao)(jiao)α的關系曲線，如圖(tu)4-67所(suo)示(shi)。從(cong)圖(tu)中可以(yi)看出，隨著(zhu)夾角(jiao)(jiao)(jiao)α的增(zeng)大，漏磁(ci)場分量B，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度(du)不(bu)斷(duan)(duan)變(bian)小(xiao)(xiao)；當夾角(jiao)(jiao)(jiao)α較(jiao)小(xiao)(xiao)時(shi)，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度(du)下降較(jiao)快；當夾角(jiao)(jiao)(jiao)α較(jiao)大時(shi)，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度(du)下降緩(huan)慢。
由于(yu)磁(ci)(ci)力線(xian)經過斜向(xiang)缺(que)陷(xian)時(shi)基(ji)本沿著垂直(zhi)于(yu)缺(que)陷(xian)方向(xiang)通過，因(yin)此，提取路徑(jing)(jing)l與漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)分布方向(xiang)會(hui)存(cun)在夾角，為此，將漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)變(bian)換到提取路徑(jing)(jing)l方向(xiang)上，即(ji)
z≈z'/sino (4-31) 式中(zhong)，z＇為垂直于缺陷方向的坐標軸。
繪(hui)制漏磁場(chang)分量B，峰-峰值點寬度與1／sina之間的(de)關系(xi)曲線，如圖(tu)(tu)4-68所示。從圖(tu)(tu)中可以看出(chu)，峰-峰值點寬度與1／sina之間成近似正比關系(xi)，與式（4-31）所示的(de)變換關系(xi)相(xiang)符。
2. 缺陷(xian)走向對漏(lou)磁(ci)場分布的(de)影(ying)響
在(zai)鋼板(ban)上刻(ke)制不同(tong)走向的缺陷(xian)，并(bing)進(jin)行漏磁檢(jian)測(ce)試驗。鋼板(ban)的長度、寬度和(he)厚度分別為750mm、100mm和(he)10mm，并(bing)在(zai)其(qi)表面加(jia)工4個(ge)走向不同(tong)的缺陷(xian)，深度和(he)寬度分別為2mm和(he)1.5mm，夾角α分別為20°、45°、70°和(he)90°，如圖(tu)4-69所示。
磁化(hua)電流設置為5A且傳(chuan)感器(qi)(qi)提離值(zhi)為1.0mm。將鋼(gang)板以恒定速度(du)0.5m／s通過(guo)檢測(ce)系統，使(shi)傳(chuan)感器(qi)(qi)依(yi)次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分別記(ji)錄漏磁場x、y、z軸分量檢測(ce)信(xin)號(hao)，如圖 4-70~圖 4-72所示(shi)。
從試(shi)驗結果可以(yi)看出(chu)，隨著夾角α的不斷(duan)增(zeng)大(da)，漏磁場(chang)分(fen)量B，幅值(zhi)呈現先(xian)增(zeng)大(da)后(hou)減小(xiao)的趨勢，而漏磁場(chang)分(fen)量B，和(he)B，則不斷(duan)增(zeng)強，試(shi)驗結果與理論分(fen)析吻合(he)。
從(cong)圖(tu)中(zhong)還可以(yi)看出，隨著夾(jia)(jia)角(jiao)α的(de)不(bu)斷增大(da)，檢測信(xin)號(hao)寬(kuan)度(du)不(bu)斷減小(xiao)。進一步提取缺陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁(ci)場分量B，的(de)信(xin)號(hao)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點(dian)寬(kuan)度(du)，并繪制其與(yu)夾(jia)(jia)角(jiao)α和1／sina的(de)關系曲線，如圖(tu)4-73和圖(tu)4-74所示。從(cong)圖(tu)中(zhong)可以(yi)看出，隨著夾(jia)(jia)角(jiao)α的(de)不(bu)斷增大(da)，B，信(xin)號(hao)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點(dian)寬(kuan)度(du)不(bu)斷減小(xiao)，并與(yu)1／sina成近(jin)似正比關系，與(yu)仿真及理論(lun)(lun)分析結論(lun)(lun)相(xiang)同(tong)。
二、消(xiao)除缺陷走(zou)向影響的方法(fa)
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(gan)應線圈與裂紋(wen)夾角(jiao)對(dui)檢測信號的影響
分析感(gan)應(ying)線圈(quan)敏(min)(min)感(gan)方(fang)向(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)夾角(jiao)(jiao)對漏磁檢(jian)(jian)測信號的影響。感(gan)應(ying)線圈(quan)敏(min)(min)感(gan)方(fang)向(xiang)也即感(gan)應(ying)線圈(quan)長軸(zhou)方(fang)向(xiang)，如圖(tu)4-75所示，感(gan)應(ying)線圈(quan)敏(min)(min)感(gan)方(fang)向(xiang)與試(shi)件軸(zhou)向(xiang)垂(chui)直，當(dang)試(shi)件上存在不(bu)同走(zou)向(xiang)缺陷時，感(gan)應(ying)線圈(quan)將與其形成不(bu)同的夾角(jiao)(jiao)，從(cong)而引起檢(jian)(jian)測信號幅(fu)值差異。
圖(tu)4-76所(suo)示為(wei)(wei)水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)缺陷走向存在一定夾(jia)角(jiao)時(shi)的漏磁場檢測原理。線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度(du)為(wei)(wei)l，寬度(du)為(wei)(wei)2w，提(ti)離值(zhi)為(wei)(wei)h，水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向與(yu)缺陷走向之間的夾(jia)角(jiao)為(wei)(wei)β。建立如(ru)圖(tu)所(suo)示坐標系（x，，缺x,y)陷走向平(ping)(ping)行于y軸，缺陷漏磁場分布滿(man)足磁偶極子(zi)模型，水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運動方(fang)向與(yu)x軸平(ping)(ping)行。從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向與(yu)缺陷走向形成一定夾(jia)角(jiao)時(shi)，組成水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的四(si)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)均會產生感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)，因此水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)整體輸出(chu)為(wei)(wei)四(si)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)之差。設四(si)段(duan)導(dao)線(xian)(xian)L1、和L4產生的感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)輸出(chu)分別為(wei)(wei)e1e2和，則(ze)可(ke)獲得水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)輸出(chu)Δehorizontal為(wei)(wei)：
如圖4-77所(suo)示(shi)，進一步將四段導線交界點(dian)沿x軸投(tou)影，將水平線圈分解(jie)為(wei)和L6六段導線，其交界點(dian)x軸坐標分別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平線圈09x感應電動勢為(wei)處于前端三(san)段導線和尾部(bu)三(san)段導線感應電動勢之差
進一(yi)步(bu)設(she)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)寬度(du)參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長(chang)度(du)mm，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運行速度(du)為1m／s，根據(ju)式（4-37），繪(hui)制水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)勢與(yu)夾(jia)角(jiao)(jiao)β的關系曲線(xian)(xian)，如(ru)圖4-79所示。從圖中可以(yi)看出，隨著夾(jia)角(jiao)(jiao)β不斷增(zeng)大(da)(da)，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)勢不斷減小；當水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)與(yu)缺陷走(zou)向平(ping)行時感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)勢幅值最大(da)(da)，當兩者垂直時幾乎沒有感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)勢輸出。
利用鋼板漏磁(ci)檢測試驗(yan)研究水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向與(yu)缺(que)陷走向夾角對檢測信(xin)號幅值的(de)影響，感應線(xian)(xian)圈(quan)的(de)長度(du)(du)、寬度(du)(du)和(he)高度(du)(du)分別(bie)為(wei)11mm、2mm和(he)2mm，線(xian)(xian)徑為(wei)0.13mm，共(gong)30匝(za)，水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)心提(ti)離(li)值h為(wei)1.5mm。一共(gong)進(jin)行(xing)(xing)四組試驗(yan)，使水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)與(yu)不同走向缺(que)陷平(ping)(ping)行(xing)(xing)放置進(jin)行(xing)(xing)檢測，如(ru)圖4-80所(suo)示(shi)。水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以恒定速度(du)(du)0.5m／s依次通過(guo)缺(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Cyk4獲得如(ru)圖4-81所(suo)示(shi)的(de)檢測信(xin)號。
從圖(tu)4-81中可(ke)以(yi)看出(chu)，按不同方向(xiang)布置(zhi)的(de)(de)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)產生了(le)不同的(de)(de)漏磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)輸出(chu)：當(dang)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)90°方向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)依(yi)次(ci)(ci)減小，其(qi)中Ckt缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大，4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)最小；當(dang)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)70°方向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck2缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大，信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然后(hou)依(yi)次(ci)(ci)為Crk3和C,k4當(dang)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)45°方向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)有所增加，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)均降低；當(dang)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)20°方向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃過四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)增加，其(qi)余(yu)三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)都降低，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)依(yi)次(ci)(ci)由(you)小到大排(pai)列。
繪制不(bu)同走向(xiang)缺陷檢測信(xin)號(hao)峰值(zhi)與水平(ping)線圈布置方向(xiang)的(de)關系曲線，如(ru)圖(tu)4-82所示。從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出，當(dang)水平(ping)線圈以不(bu)同方向(xiang)掃查同一缺陷時將產生(sheng)不(bu)同的(de)檢測信(xin)號(hao)幅值(zhi)。當(dang)水平(ping)線圈敏感(gan)方向(xiang)與缺陷走向(xiang)平(ping)行時，信(xin)號(hao)幅值(zhi)最大；隨著兩(liang)者(zhe)方向(xiang)夾角的(de)增大，信(xin)號(hao)幅值(zhi)逐漸(jian)降低。
圖(tu)4-83所示為(wei)垂直線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向與缺(que)陷(xian)走(zou)向存在(zai)一定夾角時(shi)的漏磁場(chang)掃查原(yuan)理圖(tu)，線(xian)(xian)圈(quan)長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，線(xian)(xian)圈(quan)中心提離值(zhi)為(wei)H，垂直線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向與缺(que)陷(xian)走(zou)向之間的夾角為(wei)β。建立如圖(tu)所示坐(zuo)標系（x,y)），缺(que)陷(xian)走(zou)向平(ping)行于y軸(zhou)，垂直線(xian)(xian)圈(quan)運動(dong)方(fang)向與x軸(zhou)平(ping)行。
垂直線圈由四(si)段導(dao)線L1、L2、L3和L組成(cheng)，其感應電動勢輸出(chu)分別為e1e2、e3和e4，
設線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)寬度(du)(du)參數w＝0.15mm，線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長度(du)(du)l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運(yun)l=12.行(xing)速度(du)(du)為1.0m／s，根據式（4-42）繪制垂(chui)(chui)直線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)與(yu)夾角(jiao)β的(de)關系曲線(xian)(xian)(xian)(xian)，如圖4-85所示(shi)。從圖中可以(yi)看出(chu)，隨著夾角(jiao)β的(de)不斷增(zeng)大(da)，垂(chui)(chui)直線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)不斷減小。當(dang)垂(chui)(chui)直線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向與(yu)缺陷(xian)走向平行(xing)時(shi)，感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出(chu)最大(da)；當(dang)兩(liang)者垂(chui)(chui)直時(shi)，幾乎沒有感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出(chu)。
采用與(yu)(yu)水平線圈(quan)相同(tong)的(de)試驗方法，研究垂(chui)直(zhi)線圈(quan)敏感方向(xiang)與(yu)(yu)缺陷走(zou)(zou)向(xiang)夾角對漏磁檢測信號的(de)影響。將感應(ying)線圈(quan)垂(chui)直(zhi)擺放，垂(chui)直(zhi)線圈(quan)中(zhong)心提離(li)值H為(wei)(wei)(wei)2mm。同(tong)樣本試驗分為(wei)(wei)(wei)四(si)組，分別使垂(chui)直(zhi)線圈(quan)以(yi)不(bu)同(tong)的(de)布置方向(xiang)依次(ci)掃查四(si)個缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為(wei)(wei)(wei)0.5ms，如圖4-86所示，并獲得不(bu)同(tong)走(zou)(zou)向(xiang)缺陷的(de)信號幅值與(yu)(yu)垂(chui)直(zhi)線圈(quan)布置方向(xiang)的(de)關系曲線，如圖4-87所示。
從圖4-87中可(ke)以看(kan)出，當(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈以不同布置方向掃(sao)(sao)查四(si)(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)變化規律與水平線(xian)圈相同：當(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈以90°方向依次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)依次(ci)減小(xiao)，其中C，k1缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)最(zui)大(da)，C4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)最(zui)小(xiao)；當(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈以70°方向依次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)最(zui)大(da)，C信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)次(ci)之，然后依次(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈以45°方向依次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，C,k3缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)明顯增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，C,k4信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)有所增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，而(er)Ck1和(he)Ck2信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)均降低；當(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈以20°方向依次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Crk4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，其余三個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)都(dou)降低，而(er)且(qie)Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)依次(ci)由小(xiao)到大(da)排列。
繪制不(bu)同(tong)(tong)走向(xiang)(xiang)缺(que)陷檢測(ce)信號峰值(zhi)與(yu)垂(chui)直(zhi)線圈布(bu)置方向(xiang)(xiang)的(de)關(guan)系曲線，如圖4-88所示。從(cong)圖中可(ke)以看(kan)出，當(dang)垂(chui)直(zhi)線圈以不(bu)同(tong)(tong)布(bu)置方向(xiang)(xiang)掃查同(tong)(tong)一缺(que)陷時(shi)將產生不(bu)同(tong)(tong)的(de)檢測(ce)信號幅(fu)值(zhi)。當(dang)垂(chui)直(zhi)線圈敏感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走向(xiang)(xiang)平(ping)行時(shi)，信號幅(fu)值(zhi)最大(da)，隨著兩者(zhe)方向(xiang)(xiang)夾角(jiao)的(de)增大(da)，信號幅(fu)值(zhi)逐(zhu)漸降低。
2. 多向性(xing)陣列感應線圈消(xiao)除方法
與標(biao)準缺(que)陷(xian)相(xiang)比(bi)，斜向缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號幅(fu)值更低的(de)(de)原因有(you)：一方(fang)(fang)(fang)(fang)面，不銹鋼管(guan)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)采(cai)用軸向和周向復合磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)(fang)(fang)式對不銹鋼管(guan)進行局部磁(ci)化(hua)，從而導致與磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)(fang)(fang)向形成夾(jia)角的(de)(de)斜向缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)強度更低；另一方(fang)(fang)(fang)(fang)面，在(zai)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)拾取過(guo)程中(zhong)，檢(jian)測(ce)線圈(quan)敏感方(fang)(fang)(fang)(fang)向與斜向缺(que)陷(xian)會形成一定夾(jia)角，從而降低缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)(de)幅(fu)值。為(wei)實(shi)現(xian)具有(you)不同走向的(de)(de)同尺寸缺(que)陷(xian)的(de)(de)一致性檢(jian)測(ce)與評價，提出基于(yu)多(duo)向性陣列感應線圈(quan)的(de)(de)布置方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)。水(shui)平(ping)線圈(quan)與垂直線圈(quan)布置方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)相(xiang)同，以水(shui)平(ping)線圈(quan)作為(wei)消(xiao)除方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)闡述對象。
在(zai)實際(ji)生產過(guo)程中(zhong)，當生產工藝參(can)數確定后，同批鋼(gang)管中(zhong)自然(ran)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)往(wang)往(wang)大致(zhi)相同。如圖4-89所示，設鋼(gang)管中(zhong)存在(zai)斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)1，并(bing)與磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)方(fang)向(xiang)形(xing)成夾(jia)角(jiao)ao，由于(yu)在(zai)物(wu)料運輸過(guo)程中(zhong)可能出現(xian)鋼(gang)管方(fang)向(xiang)倒(dao)置，因此(ci)，斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)也可能會(hui)與磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)方(fang)向(xiang)形(xing)成夾(jia)角(jiao)ππ-α0，如斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)3。對此(ci)，在(zai)探頭內部布置多向(xiang)性陣列感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S1、S2和S3，分別與磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)形(xing)成夾(jia)角(jiao)a1、α2和α3其中(zhong)，第一排(pai)陣列感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S，對斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)1進行掃查，根據水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)夾(jia)角(jiao)對檢測(ce)信號(hao)幅值(zhi)的(de)影響規(gui)律，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)應(ying)該與缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)1走(zou)向(xiang)平(ping)行，即(ji)α1=α0；第二排(pai)陣列感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S2用于(yu)檢測(ce)標(biao)準垂(chui)直缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)2和校驗設備狀態，因此(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)與磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)垂(chui)直，即(ji)a2=90°第三(san)排(pai)陣列感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)S3方(fang)向(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)3走(zou)向(xiang)平(ping)行，即(ji)α3=π-α0。
從而(er)，通過多向(xiang)性(xing)陣(zhen)列感應線圈(quan)布置(zhi)方(fang)式可以(yi)最大限度地提(ti)高(gao)斜向(xiang)缺陷的(de)(de)檢測信號(hao)幅(fu)值，并消除線圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)與缺陷走向(xiang)夾角引起的(de)(de)檢測信號(hao)幅(fu)值差異。圖4-90所(suo)示為針對(dui)鋼管上有30°斜向(xiang)自(zi)然(ran)缺陷而(er)制作的(de)(de)多向(xiang)性(xing)陣(zhen)列感應線圈(quan)探頭芯(xin)。
在消(xiao)(xiao)除了(le)水(shui)平線圈敏感(gan)方(fang)向與缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)走向夾角引起的檢測信(xin)號(hao)差(cha)異(yi)之后，需要進(jin)一步消(xiao)(xiao)除由于(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)走向帶來的漏磁場強度(du)差(cha)異(yi)，為此對斜(xie)向缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)檢測通(tong)道進(jin)行增(zeng)益補償(chang)(chang)。陣(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)線圈S1、S2和S3分別通(tong)過(guo)斜(xie)向缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)1、標準缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)2和斜(xie)向缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)3之后輸出(chu)信(xin)號(hao)峰值分別為e1、2和e3，設陣(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)線圈S1和S3增(zeng)益補償(chang)(chang)參數(shu)分別為和a3，經補償(chang)(chang)后使(shi)得不同走向缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)10具有(you)相同的信(xin)號(hao)幅值。
