高速漏磁检测中的速度效应及信号补偿

　　1　引言

　　漏磁检测法是对铁磁性材料进行无损检测的主要方法之一,因其具有对检测环境要求低、可进行快速在线检测、对多种缺陷都可进行有效识别等优点,在管材、板材、钢丝绳、铸件等的检测领域被广泛应用,尤其在地下油气管道的检测方面占有重要地位。在地下油气管道的检测中,漏磁检测装置依靠介质压力在管道中运动。由于管道是弯曲的,且有弯头、三通等连接部分,所以漏磁检测装置的运行速度变化很大,有时必须在较高的速度下运行。在这种情况下,因运动速度较高而产生的涡流将会导致漏磁检测信号变形,从而对缺陷的定量检测造成不利影响[1][2]。

　　2　漏磁检测中的速度效应

　　2.1　速度效应的原理

　　在漏磁检测过程中,漏磁检测设备运动速度的增加引起磁极附近的感应涡流,涡流引起的磁场叠加在原有磁场上,使原有漏磁场发生了改变。在静态下,不考虑速度因素,由Maxwell方程推导出的磁场微分方程为:

　　由于在实际在线检测过程中设备是运动的,因此必须考虑速度因素的影响,此时的磁场微分方程变为:

　　在高速检测情况下,方程(2)右端的后两项反映了检测速度对检测信号影响,其中方程(2)右端第二项体现磁矢势变化感应的涡流,其大小同磁矢势变化频率成比例;第三项体现出速度感应的涡流,其大小同速度及磁场强度成比例。这两项直接影响了漏磁检测信号[3]。

　　2.2　高速漏磁检测信号的分析

　　2.2.1　信号基线的变化

　　随着检测速度的增加,霍尔传感器输出信号的基线幅值发生了改变。图1所示为不同检测速度下不同放大倍数的霍尔传感器输出信号的基线变化情况。由于霍尔传感器安放方向的不同,径向信号和轴向信号的基线一个呈上升趋势,一个呈下降趋势,变化都非常明显,其中径向信号变化幅度大于轴向信号的变化幅度。对于放大倍数较大的传感器,其基线变化就更加显著。

　　基线的漂移引起漏磁检测信号的失真,对径向漏磁检测信号的影响更加明显。随着速度的提高,信号的下半部失真越来越严重。当检测速度达到4.5m/s以上时,放大倍数较大的传感器输出的径向信

号已达极限,漏磁信号产生了严重失真,如图2所示。这样的信号已无法进行缺陷的识别与检测。

　　2.2.2　漏磁信号形状的变化

　　随着速度的增加,漏磁信号的形状也有较明显的变化。由图3可见,轴向和径向漏磁信号的幅值在高速时都有所减少,信号的前后沿坡度变小,且信号峰值的位置发生偏移。由于缺陷的识别和检测依赖信号的幅值和形状,信号幅值的减小影响了对缺陷深度的检测,信号形状的变化影响了对缺陷形状的检测。