Page 51 - 无损检测2021年第四期

方 舟, 等:

基于脉冲漏磁的表面缺陷判别

面缺陷类似, 当线圈激励电压和相对磁导率较小时,
曲线出现过冲现象( 图 11 中蓝色曲线); 当线圈激励
电压和相对磁导率较大时, 曲线出现上升阶段的波
动现象( 图 11 中红色曲线)。

图 13 产生过冲时的磁场分布
再发生改变, 涡流效应逐渐消失, 磁感应强度最终趋
于稳定 [ 10 ] 。
当激励电压和相对磁导率都较小时, 原漏磁场较
小, 涡流效应产生的影响比较明显, 因此会产生过冲

图 11 深 2mm 近表面缺陷的漏磁信号 现象; 当激励电压和相对磁导率逐渐增大时, 原漏磁
3.3 深埋藏及下表面缺陷的漏磁信号 场也逐渐增大, 涡流效应的影响相对减小, 因此过冲
深埋藏及下表面缺陷的漏磁信号比较相近, 无 现象逐渐消失, 变为上升阶段的波动现象。当激励电

法进一步区分。以激励电压为 20V , 磁芯相对磁导 压和相对磁导率足够大时, 上升阶段的波动也将变得

率为 300 , 深度为 6 mm 的缺陷为例, 得到如 图 12 不明显, 凭目测很难观察到。在以往的检测过程中,
所示的深埋藏及下表面缺陷的漏磁信号, 图中蓝色 为了使漏磁信号较大, 所加激励也比较大, 因而涡流
曲线为缺陷底部距离钢板下表面 1mm 的深埋藏缺 效应的影响不够明显, 没有出现上述现象。由于涡流

陷, 红色曲线为下表面缺陷( 见图 12 )。从图 12 可 具有集肤效应, 所以只有上表面缺陷及近表面缺陷会
以看出, 两者都是从 0 开始以 S 型的曲线逐渐增加 受涡流效应的影响, 而深埋藏缺陷及下表面缺陷无论

至稳态, 不会出现过冲和上升阶段的波动现象。 激励大小都不会产生过冲和波动现象。
为了进一步研究过冲现象与激励的关系, 通过大
量仿真, 得到了缺陷深度改变时的激励电压 - 相对磁

导率曲线( 见图14 )。

图 12 深埋藏缺陷及下表面缺陷的漏磁信号

4 基于过冲和波动现象区分近表面与深埋

藏缺陷
图 14 产生过冲现象的激励电压 - 相对磁导率曲线
当激励电压和磁芯相对磁导率较小时, 上表面 由图 14 可以看出, 曲线近似为反比例函数, 并
及近表面缺陷的漏磁场会出现过冲现象。当激励电 将区域划分为 Ⅰ 、 Ⅱ 两个区域。当激励电压和相对
压和磁芯的相对磁导率较大时, 漏磁场会出现上升 磁导率位于区域 Ⅰ 时, 上表面缺陷的漏磁信号会出
阶段的波动现象。由于涡流效应阻碍了原磁场的增 现过冲现象; 位于区域 Ⅱ 时, 上表面缺陷的漏磁信号
大, 所以涡流效应引起的磁场在内部与原磁场的方 不会出现过冲现象。
向相反。产生过冲时的磁场分布如图 13 所示, 假设 总而言之, 施加小激励时上表面及近表面缺陷
施加激励后样本内磁力线方向向右, 则由涡流效应 的漏磁信号会产生过冲现象, 激励增大时过冲现象
产生一个向左的磁场, 如图 13 中黄线所示。由于磁 会消失并转变为上升阶段的波动现象, 随着激励的
力线是闭合的, 所以虽然在样本内部由涡流效应产 进一步增大, 波动现象变得不明显。因此, 当激励较
生的磁场方向与原漏磁场方向相反, 但是在缺陷正 小时, 可以根据漏磁信号来区分近表面及深埋藏缺
上方两者磁场方向相同, 将两者进行叠加, 会出现过 陷, 当曲线出现过冲现象或上升阶段的波动现象时,
冲和上升阶段的波动现象。当电压稳定后, 磁通量不 缺陷为上表面缺陷或近表面缺陷; 当曲线未出现这
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2021 年 第 43 卷 第 4 期
无损检测