高速漏磁检测中的磁后效现象

在漏磁无损检测中，往往没有去考虑铁磁性构件运动速度对漏磁场形成的影响。但随着检测速度的不断提高，高速运动对检测机理和检测性能的影响将会表现出来，除了钢管中存在的涡流效应，还有更深层次的磁后效现象，速度越快，磁后效影响越明显。

在静态或低速磁化过程中，不需要考虑磁化建立所需的时间；在高速漏磁检测中，这一建立时间虽然非常短，但影响重大。磁感应强度（或磁化强度）随磁场变化的延迟现象称为磁后效现象。如图5-41所示，当外磁场从0突然阶跃变化到H_m时，磁性材料的磁感应强度并不是立即全部达到稳定值B_m，而是一部分瞬时到达B₂，另一部分缓慢趋近稳定值。

磁化强度逐渐达到稳定状态的时间称为磁化弛豫时间，这一过程称为磁化弛豫过程。单弛豫时间磁后效可表示为

B-B₂=（B_m-B₂）×（1-e^-t/τ） （5-14）

式中，B为任一时刻的磁感应强度；B₂为瞬时达到的那部分磁感应强度；B_m为稳定后的磁感应强度，τ为弛豫时间参量。

图5-41 磁化时的磁后效

当铁磁体被磁化时，磁矩的方向将发生变化，而且为了满足自由能最低的要求，价电子也在离子之间扩散，但这种扩散不是和磁场的变化同时完成的，在时间上有一定的滞后性。根据一般电子或离子扩散理论，电子或离子的扩散是具有一定弛豫时间的，弛豫时间τ为(www.xing528.com)

τ=τ∞e^Q/kT （5-15）

式中，Q为激活能；k为波尔兹曼常数；T为温度；τ_∞为T→∞时的弛豫时间。

由式（5-15）可知，升高温度会使弛豫时间减少，但在实际检测过程中不可行。

在钢管进入磁化线圈后，钢管中发生的变化有：磁畴壁的位移、磁化矢量的转动、价电子在离子之间的扩散。这三种过程都会有一定的阻尼，钢管中磁感应强度的变化不能瞬间完成。磁畴壁位移的阻力主要来自材料内部结构的不均匀，如内应力的不均匀和杂质空洞分布的不均匀。对于磁化矢量的转动，由于其在外磁场作用下完成，故需考虑静磁能。磁矩转动是在晶格上进行的，所以又要考虑晶格各向异性能，如果物质中有应力，就会产生另一种各向异性能，同样会对晶格转动起阻碍作用。因此，弛豫时间受多种因素的影响，目前还没有直接的理论计算方法。

在漏磁检测中，随着磁化器与被测构件间相对运动速度的提高，磁后效现象的影响不能忽略。可以采用加长沿磁化场方向上的磁化器长度来减小这一影响，但对具有回转运动的循环磁化过程，磁后效现象将会直接影响漏磁检测的灵敏度，并且难以消除。

为此，在理论上和试验中，一方面寻求钢管磁化弛豫时间的计算和测量方法，将有利于精确评价磁后效的影响程度；另一方面，寻求新的漏磁检测方法来消除磁后效影响，将是高速或超高速漏磁检测需要研究的问题。对此，在研制高速漏磁检测设备时，应尽可能地去探索如何减少或者避免磁后效现象。