基于场量测量和频率扫描技术的交变漏磁无损检测系统

　　场量测量技术由于可以获得与缺陷直接相关的信息,因此利用该技术实现缺陷的快速识别已成为当前无损检测发展的一个主要方向;而缺陷深度是一个对工件进行定量检测和寿命评估的很重要的参数,利用激励频率和感应电磁场的相互作用,建立基于频率扫描技术的深度定量检测模型也是最近无损检测领域的研究热点^[1],另外,交变漏磁检测由于采用交流磁化的方式,具备了涡流检测和传统漏磁检测的优点,具有对表面缺陷信号敏感、易于识别等特点,因此也将越来越受到业内人士的关注^[2]。

　　笔者在交变漏磁检测理论的基础上,建立了基于场量测量和频率扫描技术的快速识别和定量检测模型,以实现对实际中常见的缺陷类型———表面缺陷的定性识别和深度定量检测。

　　1　交变漏磁检测理论基础^[3]

　　交变漏磁检测技术和基于永磁铁和直流磁化的漏磁检测方法具有相同的理论基础,只是采用的磁化方法不同,后者可以看成是前者在频率非常小时的情况。传统的漏磁检测方法由于磁力线可以渗透到导体很深的部分,因此常用来作为内部缺陷的检测,而由电磁感应定律以及集肤效应可以知道,交变漏磁检测方法的磁力线分布在导体的表面,因此适于表面缺陷的检测。

　　在铁磁材料介质中的磁场标量势满足拉普拉斯方程,即有

　　式中　φ———磁势

　　r———空间点矢量

　　并且由磁场在两个材料的接触面的连续性条件,可以同时满足

　　式中　φ^₁———在相对磁导率为μ的铁磁性材料中的磁势

　　φ^₂———外部介质(一般是空气)中的磁势

　　———表面法向方向的偏导数

　　由磁势在导体表面的分布可知导体表面的磁荷

　　σ可用下式表示

　　式中　

　　φ^₀———外部磁势

　　nr———垂直于表面的方向矢量

　　由此,通过磁荷可以计算磁势

　　如果用p(x)表示缺陷的结构函数,式(3)可以表示为

　　式中　

　　H^₀———缺陷表面的磁场强度

　　p(x)———缺陷尺寸的函数

　　并且有

　　从式(6)可以得出以下的结论:

　　(1)磁荷密度取决于表面结构的微分p′(x),ξ(x)的复数形式与p(x)的特征点(鞍点)有很大的关系。