缺陷距磁极的距离对漏磁信号的影响分析

1.磁化水平较低的情况

缺陷距磁极的距离不同，缺陷处产生的漏磁信号也不同。在缺陷宽度2°、深度50%、磁化强度等相同的条件下，距磁极不同距离的缺陷样本见表4-1。

采用有限元法仿真研究缺陷距磁极的距离和漏磁信号之间的关系。表4-1中所列1～5号缺陷处的漏磁信号径向分量B_r如图4-14所示。

表4-1 距磁极不同距离的缺陷样本

图4-14 距磁极不同距离的缺陷漏磁信号径向分量Br

表4-1中所列1～5号缺陷处的漏磁信号周向分量B_θ如图4-15所示。

图4-15 距磁极不同距离的缺陷漏磁信号周向分量Bθ

从图4-14和图4-15中可以看出，由于管壁磁化不均匀，磁极附近的磁场强，因此随着缺陷距磁极的距离增大，漏磁信号的幅值逐渐减小，处在两个磁极中心（缺陷编号5）的缺陷处产生的漏磁信号最弱。处在两个磁极中心的缺陷处产生的漏磁信号关于缺陷中心对称。如果缺陷是接近一个磁极，缺陷漏磁信号径向分量B_r和周向分量B_θ会有不同程度的扭曲，关于缺陷中心不再对称。径向分量扭曲程度较弱，邻近磁极一侧的最大值绝对值大于另一最大值绝对值。周向分量扭曲明显，信号曲线向远离磁极一侧倾斜。

在磁化水平较低的情况下，邻近磁极的缺陷漏磁信号产生一定程度的扭曲，同时信号幅值增大，但相对于磁极中心的缺陷漏磁信号总体变化不严重，可以正常描述缺陷的实际情况。这是由于无缺陷时磁通主要存在于管壁内部，只有少量泄漏到管壁外空气中，背底磁场远小于缺陷漏磁通，距管壁1mm处的磁感应强度沿周向变化情况如图4-16所示。

从图4-16中可以看出，邻近磁极的区域漏磁通大于两磁极中间的区域漏磁通，前者大约是后者的3倍，因此邻近磁极的缺陷处产生的漏磁信号中靠近磁极一侧的信号大于另一侧的信号，致使信号产生一定程度的扭曲。

图4-16 距管壁1mm处的磁感应强度变化曲线

2.磁化水平较高的情况

在磁化水平较高的情况下，管壁无缺陷时，有大量磁通泄漏到管壁外空气中，背底磁场增强。在磁化水平较高的情况下距管壁1mm处的磁感应强度沿周向变化情况如图4-17所示。

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图4-17 管壁1mm处磁感应强度变化曲线

从图4-17中可以看出，泄漏到空气中的磁通大于磁化水平较低的情况下泄漏的磁通，邻近磁极区域漏磁通远大于两磁极中间区域的漏磁通，前者大约是后者的10倍。

位于两个磁极中心的缺陷处的漏磁信号变化情况如图4-18所示。

图4-18 位于两个磁极中心缺陷处的漏磁信号

从图4-18中可以看出，由于背底磁场增强，处在两个磁极中心的缺陷处产生的漏磁信号基值提高，关于缺陷中心对称，可以识别，但影响对缺陷的评价。

邻近磁极（距磁极6°圆心角）的缺陷处的漏磁信号变化情况如图4-19所示。

图4-19 邻近磁极的缺陷处的漏磁信号

图4-19中描述的曲线已经严重变形，说明磁极附近的背底磁场强于存在该处缺陷产生的漏磁信号，缺陷漏磁信号基本被背底磁场所覆盖，造成测量困难，甚至不能分辨缺陷。这正是周向励磁漏磁检测的难点所在。

为了消除背底磁场对缺陷产生的漏磁信号的影响，可以取漏磁信号的微分。位于两个磁极中心缺陷处的漏磁信号微分变化情况如图4-20所示。

图4-20 位于两个磁极中心缺陷处的漏磁信号微分

邻近磁极（距磁极6°圆心角）的缺陷处的漏磁信号微分变化情况如图4-21所示。

图4-21 邻近磁极的缺陷处的漏磁信号微分

从图4-20和图4-21中可以看出，漏磁信号周向分量的微分变化过程类似于漏磁信号的径向分量，漏磁信号径向分量的微分变化过程类似于漏磁信号的周向分量，并且基值下降；特别是图4-21描述的邻近磁极缺陷处的漏磁信号的微分，信号明显，基本克服了背底磁场的影响，可以较好地描述相应缺陷。漏磁信号微分的变化规律为测量缺陷产生的漏磁通提供了方向，可以通过测量缺陷漏磁信号的变化率（线圈传感器），来代替对缺陷漏磁信号绝对量的测量（霍尔传感器），评价邻近磁极缺陷特征；也可以通过对缺陷漏磁信号的后处理完成对缺陷的评价。