漏磁场及拾取原理解析

钢管缺陷产生的漏磁场拾取原理如图3-1所示。当钢管处于传导电流产生的外磁场中时，钢管对外显示一定的磁性，同时，钢管上出现宏观的磁化电流。磁化电流与传导电流一样，也会产生磁场（磁感应强度记为B_u），这个磁场与传导电流产生的磁化场（磁感应强度记为B₀）叠加之后构成空间磁场（磁感应强度记为B）。当钢管中存在缺陷时，钢管表面会产生泄漏磁场B_mfl，B_mfl与传导电流产生的磁场B₀方向相同。根据法拉第电磁感应定律，高速运动钢管通过磁化场时，其内部会感应出涡流，并进一步产生感应磁场（磁感应强度记为B_eddy），感应磁场在不同位置的方向和强度不同，因此感应磁场对漏磁场检测的影响与缺陷位置有关。此外，钢管几何形状不规则也会产生背景磁场（磁感应强度记为B_wall），如钻杆过渡带、壁厚不均等，其方向与钢管的几何特性有关。

图3-1 钢管缺陷产生的漏磁场拾取原理

漏磁检测时，磁敏传感器测量钢管表面的磁场分布，并将磁场量依次转换为模拟信号和数字信号，之后进入计算机进行数字化处理。

从本质上讲，磁敏传感器拾取的磁场由多个磁场叠加而成，测量磁感应强度B_ms为(www.xing528.com)

B_ms=B₀+B_mfl+B_wall+B_u+B_eddy （3-1）

式中，B₀为传导电流磁场的磁感应强度；B_mfl为缺陷漏磁场的磁感应强度；B_wall为钢管几何尺寸不规则产生的背景磁场的磁感应强度；B_u为被磁化物体内磁化电流产生的反向磁场的磁感应强度；B_eddy为运动钢管内感应涡流产生的感应磁场的磁感应强度。

由此可见，漏磁检测过程中，传感器拾取的磁场信号还包含了除缺陷产生的漏磁场之外的各种背景磁场信号。因此，在探究缺陷尺寸与检测信号特征关系时，必须考虑各种背景磁场对反演计算带来的影响。特别地，在钢管高速运行时其内部产生的感生涡流磁场以及壁厚不均时产生的背景磁场，对漏磁信号的影响较大，在开展高速、高精度漏磁检测时必须采取相应的消除措施。