获取漏磁场信号的方法优化方案

漏磁场信号是通过可以把磁信号转换为电信号的传感器获得的，因此漏磁场检测传感器是漏磁场检测的关键部分。要完整、不失真地反映缺陷的漏磁场，漏磁场检测传感器必须适合漏磁场的特点。

缺陷漏磁场的特点可以简单归纳为以下几点：

1）随着缺陷大小、磁化强度、检测条件的不同，漏磁场的大小变化较大，一般情况下，可从10^-2mT到10³mT，有5个数量级的变化。

2）缺陷在空间的分布是三维的，因而对应的漏磁场也是一个三维分布的不均匀场。通常认为，漏磁场范围在垂直于缺陷宽度的方向上约为缺陷宽度的2～5倍，以裂纹宽0.01mm为例，漏磁场的宽度只有0.02～0.05mm宽（提离值较小时）。

3）有一定的动态范围，随着检测速度的不同，与漏磁场对应的信号可从几赫兹到几百赫兹。

漏磁场检测所用的传感器应适应上述几个条件。目前漏磁场检测用到的传感器主要有：线圈、霍尔器件、磁敏二极管、原理介于线圈和磁通门之间的磁探头（Foerster探头）、磁带、磁通门等。

1.检测线圈

检测线圈的输出与其运动速度、线圈匝数、截面积有关。如果线圈的截面积较大，则不适合检测较小的不均匀的漏磁场。

2.磁敏二极管

磁敏二极管的灵敏度较高，但由于温度系数和输出的非线性，应用并不多。

3.磁带

磁带只用于储存缺陷信号，但易受空间非缺陷磁场的干扰，而且磁带的应用需要与之相配的固定和旋转装置，以及复放系统，增加了设备的复杂程度，它只在早期的漏磁检测中得到过应用。

4.霍尔器件

霍尔器件是当今漏磁检测方法中应用最多的传感器。霍尔器件广泛地应用于钢丝绳的断丝检测；在管道检测中，霍尔器件用于检测管子的腐蚀程度；在钻井管的检测中，霍尔器件排成一个阵列（100多片），检测坑状和裂纹缺陷，同时检测管壁在运动中受泥沙等的磨损情况。在管子的内壁检测中，永久磁铁与霍尔片、线圈一起被制成一种简单而有效的无损检测工具。霍尔器件还被用于漏磁场检测的定量化研究。霍尔器件被大量应用是和它的自身特点分不开的。

霍尔器件的优点是：

1）可以做得很小，如25μm×25μm以下，适合测量非均匀磁场。

2）有较宽的响应频带，可以测量毫秒到微秒级的脉冲磁场。

3）与磁敏二极管相比有较好的温度适应性。(www.xing528.com)

4）测量范围大，从10^-6T到几十个特斯拉。

它的不足在于：

1）器件较脆、易损，需要封装。

2）灵敏度不够高，不带有磁集束器的现有霍尔特斯拉计的最大分辨力为0.001mT。

近年来，随着半导体技术的发展，霍尔器件的灵敏度也大大提高，霍尔系数从原先的1～2mV/mA·kGs增大到20～30mV/mA·kGs（材料为砷化镓）。

5.磁探头

原理介于线圈和磁通门之间的磁探头的最早应用是Foerster探头，这类探头的原理就是利用磁心的高磁导率，磁心的材料可以是坡莫合金、微晶或者是非晶，它们的相对磁导率μ_r都大于10000。这类磁探头的灵敏度比霍尔器件高，可以达到10^-8T。这类磁探头用于漏磁检测要解决以下三个问题：

（1）测量范围测量范围较霍尔器件小得多，一般只有几十毫特。

（2）非线性问题由于磁心材料磁导率的非线性，就要解决如何获得磁心的磁性能，使输出与外部磁场成为线性关系的问题。

（3）检测截面的平均化效应平均化效应不利于测量不均匀磁场，也就是说要用于检测漏磁场，磁心的截面积应尽可能的小。

随着技术的发展，这类探头的技术指标也大大提高了，如图5.2-14的磁探头的测量范围为±500A/cm，也就是±6.28×10^-2T，灵敏度为1.2×10^-5T，并把这种探头排成列阵以检测焊缝。有人用这种探头来检测制罐头用的钢薄板，可以检测出大小为5×10^-4mm³的缺陷，检测速度高达300m/min，提离值为2.5mm，对于小缺陷的信噪比高达3以上，图5.2-15是给出的这类探头和磁敏二极管、磁阻器件、霍尔器件的灵敏度比较。

图5.2-14 用于检测焊缝的探头阵列

图5.2-15 各种探头的灵敏度比较

6.磁通门

磁通门由于只能检测静磁场和缓变磁场，以及本身测量范围的限制，应用并不很多。