钢棒检测探头装置的优化设计

轴向裂纹检测应具备两大要素：一是外加磁场方向应最大限度地与轴向裂纹垂直，以激励出最大强度的漏磁场；二是磁场测量单元应该具有足够的灵敏度。

1.交流漏磁磁化器

钢棒直径越小，轴向裂纹的检测稳定性越难以保证。图7-29所示为C形磁化器检测状态图。

图7-29 C形磁化器检测状态图

该方案有如下优点：

1）经过钢棒的有效主磁通更大，并且能保证磁场方向同轴向裂纹正交，裂纹漏磁场更大。

磁化器所产生的磁通路径有两条：一是经过钢棒的主磁通Φ_δ，二是不经过钢棒的漏磁通Φ_y，即在磁化器两极之间传递的磁通。故在磁路内的总磁通为

Φ₀=Φ_δ+Φ_y （7-1）

常规交流漏磁检测一般使用U型磁轭，磁极平面一般与钢棒表面相切。本方案的C形磁极用弧面与钢棒表面贴合，气隙漏磁通量少，有效增大进入钢棒的主磁通量。

2）对于小规格钢棒，磁极与钢棒表面贴合不好，会使传感器检测区域偏离磁化中心区，对信号产生干扰。在自动化检测中，这种动态偏离将引起较大的干扰，降低检测信噪比和灵敏度。C形磁化器及其磁极实现了较好的对中，检测信号稳定，振动干扰小。(www.xing528.com)

在检测不同直径的钢棒时，钢棒中心高会发生变化，浮动对中机构可良好地实现探头跟踪，减少干扰噪声。利用滑轨滑块机构可实现检测探头装置的整体上下移动，以适应钢棒的中心高变化。气缸可使检测单元在钢棒螺旋前进过程中紧密贴合钢棒，避免提离值的变化对检测信号的影响，如图7-30所示。

2.阵列传感器

为提高检测速度并满足全覆盖一致性检测，传感器设计成阵列式，以增加探头轴向覆盖范围，防止缺陷漏检。钢棒螺旋前进的螺距一般稍小于探头轴向覆盖范围，钢棒运行螺距越大，系统检测速度越高。

由于检测过程中会出现多种机械电气干扰而形成背景噪声，将传感器单元设计为差分式结构来消除部分干扰信号。如图7-31所示，检测单元由扁平线圈及聚磁铁心组成，虚线框为一个差分单元。探头耐磨层采用陶瓷片，实践证明具有很好的耐磨效果，在具体应用过程中只需定期更换陶瓷片，即可延长探头的使用寿命。

图7-30 C形磁化器及探头跟踪机构

1—滑轨 2—气缸 3—滑块 4—摇臂 5—交流磁化器 6—检测探头 7—被检钢棒 8—对辊轮

图7-31 阵列传感器组成及实物图