漏磁检测探头的选择及其检测信号特性

　　随着我国引进先进的漏磁检测设备数量的增多和国产漏磁设备的不断开发应用,作为损耗件的漏磁检测探头使用数量剧增,而进口的价格太昂贵,因此很有必要进行国产化。同时,随着应用的不断深入和探伤要求的逐步提高,对不同形式的漏磁检测探头的检测特性也需要进一步研究,以提高设备的实际检测能力。为此,笔者根据长期的研究结果和对大量国外探头分析研究,对漏磁检测探头进行分类,结合标准缺陷的分类,分析了不同类型检测探头的特性,总结出面向检测要求的选择和设计漏磁检测探头的方法。

　　1　漏磁检测探头和标准缺陷的分类

　　根据漏磁无损检测原理^[1],在磁化铁磁性构件至饱和后,检测探头的设计最为关键。最具代表性的有霍尔元件和感应线圈两种器件,尤其是集成霍尔元件和光刻平面线圈。为了获得较高的磁场测量空间分辨力和相对宽广的扫描范围,检测探头在结构上有多种形式,在此将其分成两大类。

　　1.1　检测探头分类

　　1.1.1　点检探头

　　对某一点上或微小区域内的漏磁场进行测量,采用独立的测点进行,每个测点对应于一个独立的信号通道的探头简称点检探头(图1a)。很明显,点检探头中每个点能够扫描的有效范围很小,但空间分辨能力高,如单个霍尔元件的敏感面积只有0.2 mm×0.2 mm。点检用检测线圈也可做到1 mm内。

　　1.1.2　线检探头

　　对一条线上的漏磁场综合测量的探头简称为线检探头(图1b)。例如,用感应线圈检测时,将线圈做成条状,则它感应的是条状空间范围内的漏磁通的变化;用霍尔元件检测时,采用线阵排列,将多个元件检测信号用加法器叠加后输出单个通道信号,则该信号反映的是霍尔元件线阵长度内的磁感应强度的平均值。

　　在漏磁检测中,上述两种形式是最基本的形式,由此可以组合成多种形式的探头,例如平面内的阵列探头和多个平面上的立体阵列探头。

　　1.2　标准缺陷的分类

　　在实施漏磁检测时,对检测方法和设备的考核常采用标准缺陷,自然缺陷可以表达成它们的不同组合形式^[2]。为便于分析和精确评估,将标准缺陷分成下列三种:

　　(1)点状　缺陷的面积小,集中在一点或小圈内,如标准缺陷里的通孔,自然缺陷里的蚀坑、斑点、气孔等,它们形成的漏磁场是一个集中的点团状场,作用范围小。

　　(2)线状　缺陷的宽、长比很小,形成一条线,如标准缺陷里的矩形刻槽^[2],自然缺陷里的裂纹等,它们产生的漏磁场是线条的带状场。

　　(3)体状　缺陷的长、宽、深尺寸均较大,形成坑或窝,如标准缺陷中的大盲孔,自然缺陷里的片状腐蚀等,它们产生的漏磁场的范围广泛。