漏磁无损检测的理论方法

1.缺陷漏磁场分布计算

缺陷漏磁场分布计算从手段方面主要划分为磁偶极子解析法、有限元数值模拟法、试验法、全息照相法。漏磁无损检测理论是从用磁偶极子解析法来计算缺陷漏磁场分布而开始发展起来的。1966年，苏联的Zatespin和Shcherbinin提出无限长表面开口缺陷的磁偶极子模型，分别用点磁偶极子、无限长磁偶极线和无限长磁偶极带来模拟工件表面的点状缺陷、浅裂缝和深裂缝。1972年，苏联的Shcherbinin和Pashagin利用面磁偶极子模型来计算截面为矩形开口的长度有限的裂纹的三维漏磁场分布，扩展了计算维数。由于简化的磁偶极子模型不适宜计算非线性和复杂形状的缺陷漏磁场问题，美国爱荷华州立大学（ISU）的Hwang和Lord等人于1975年首次采用有限元数值模拟法对漏磁场进行计算，并在1975—1979年间分析了材料内部磁场强度、磁导率以及材料上矩形槽深度、宽度、走向角度对缺陷漏磁场的影响。1982—1986年，德国的Förster采用试验的方法对Hwang和Lord所提出的有限元漏磁场分析计算进行了验证及部分修正，给出了二维漏磁场关于磁化场、磁导率及缺陷参数的数学描述。1986年，英国赫尔大学的Edwards和Palmer通过拉普拉斯方程的解获得了截面为半椭圆形的缺陷的漏磁场关于磁激励、磁导率及缺陷参数的二维漏磁场分布，并且在此基础上进一步推导出了有限长表面开口的三维表达式。

自那以后，人们对缺陷漏磁场分布计算进行了大量的研究。例如，1977年我国的杨洗尘引进并介绍了漏磁无损检测中漏磁场与缺陷的相互作用理论，1982年孙雨施研究了永磁场的计算模型，1984年张琪在其硕士毕业论文中采用了数学建模解析的方法研究了漏磁场分布特性，1990年南京燃气轮机研究所的仲维畅开始对磁偶极子进行大量的研究；1995年，日本横滨国立大学的Zhang和Sekine在德国人Förster提出的漏磁场数学模型的基础上用解析和试验的方法研究了截面为矩形和椭圆形的近表面缺陷的二维漏磁场。同年，阿根廷FU_- DETEC工业研究中心的Altschuler与Pignotti也参照德国人Förster的漏磁场数学模型做了类似的研究工作。这期间，我国华中科技大学的杨叔子和康宜华、清华大学的李路明、军械工程学院的徐章遂及南昌航空大学的任吉林等人及其研究团队对缺陷漏磁场分布计算也均有所研究。其他研究者还有美国爱荷华州立大学的Katragadda等人及英国卡迪夫大学的F.I.Al-Naemi和J.P.Hall等人，他们比较了二维轴对称模型与三维非轴对称模型的有限元仿真差异，即二维漏磁场分布要比三维的大，并解释为二维磁激励比三维的更加透彻；中国上海交通大学的Huang Zuoying和Que Peiwen等人、英国QinetiQ Farnborough公司的Ireland和Torres等人及英国哈德斯菲尔德大学的Li Yong、John Wilson及Tian Guiyun等人发表了关于漏磁无损检测仿真的研究成果；2009年，美国莱斯大学的Sushant M.Dutta和Fathi H.Ghorbel等人建立了磁偶极子模型模拟分析缺陷的三维漏磁场分布；中国华中科技大学的陈厚桂在其博士论文中对钢丝绳漏磁无损检测及评估进行了数学建模描述。

2.各种因素和缺陷漏磁场关系的研究(www.xing528.com)

各种因素和缺陷漏磁场关系的研究可主要归纳为检测扫描速度、缺陷尺寸及位置参数、应力、检测提离、磁激励强度及磁导率等对缺陷漏磁场的影响关系的研究。例如1987—1989年间，加拿大女王大学的Atherton针对管道在役腐蚀缺陷漏磁无损检测进行了试验和仿真计算研究，其中包括漏磁场信号与缺陷大小的关系。1997年，韩国国立群山大学的Yong-Kil Shin利用时步算法对漏磁无损检测信号的速度效应影响进行了二维有限元仿真分析；同年，日本金属材料技术研究所的Ichizo Uetake和Tetsuya Saito分析了两个相邻平行槽之间的漏磁信号的影响关系；1996—1998年间，加拿大女王大学的Thomas等人及Mandal、Atherton、Weihua Mao和Lynann Clapha等人分别研究了压力对漏磁无损检测信号的影响，并分析了相邻缺陷之间或不同走向缺陷之间的漏磁无损检测信号关系。2000—2003年，日本九州工业大学的M.Katoh、K.Nishio、Y.Yamaguchi、Katoh和Nishio采用磁轭式有限元法计算材料属性、极靴气隙对漏磁场的影响，特别是磁化曲线在磁化过程中对漏磁场的影响；英国哈德斯菲尔德大学的Li Yong和Tian Guiyun及中国武汉大学的Du Zhiye和Ruan Jiangjun等人对漏磁无损检测中的速度效应问题进行了仿真研究。

3.缺陷反演

缺陷反演主要是从所获得的检测信号入手反推出缺陷的相关参数。例如2000年美国爱荷华州立大学的Kyungtae和Hwang研究了基于人工神经网络及小波分析的缺陷反演问题；2002年仲维畅也利用磁偶极子进行了缺陷的反演工作；同年，Jens Haueisen等人利用线性和非线性运算[最大熵法（MEM）]对缺陷进行了评估分析，给出了一种算法并有效地反推出缺陷的尺寸及位置等特性信息量；美国密西根州立大学的Joshi和Udpa等人采用自适应小波及径向基函数人工神经网络的多重逆向迭代法来反推出缺陷的三维参数；密西根州立大学的Ameet Vijay Joshi在其博士论文中在传统的反演算法的基础上，引入了一种高阶统计法（HOS）；印度甘地原子研究中心的Bas karan和Janawadkar采用多重信号分类法利用计算得到的信号作为输入反演缺陷的形状、个数及位置；加拿大麦克马斯特大学的Reza Khalaj Amineh和Natalia K.Nikolova等人采用有限元法将切向分量作为输入反演缺陷的走向、长度及深度等参数；另外，美国莱斯大学的Sushant M.Dutta、加拿大麦克马斯特大学的RezaKhalaj Amineh和Slawomir Koziel等人也进行了缺陷反演研究工作；中国清华大学的崔伟、华中科技大学的刘志平及天津大学的蒋奇在他们的博士论文中给出了一些缺陷反演的有益探索。