Page 45 - 无损检测2024年第八期
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余志武，等：
金属表面裂纹的氮 - 空位色心漏磁检测
减小。上述结果亦表明基于金刚石NV色心的量子
磁传感器的精密测量系统可以有效检测出金属板上
的裂纹缺陷，检测出的最小裂纹深度为0. 1 mm。
3.3 提离值试验
为探究不同提离值下，该系统检测裂纹的能力，
图 8 不同深度裂纹的漏磁检测结果
在上述的待测金属板上附上不同厚度的塑料薄膜，
磁场的反应较灵敏，对待测裂纹邻近的漏磁场也有 模拟不同提离值下的裂纹检测并且与传统磁传感器
反应。举例说明，检测到3号裂纹时，实际检测的是 检测[使用TMR（隧道磁阻）磁传感器]对比。薄膜
邻近 2 号和 4 号，甚至1 号和 5 号裂纹叠加的“漏磁 厚度为2 mm，提离值为7 mm；薄膜厚度为5 mm，提
场”。当裂纹间距减小时，实际检测的 “漏磁场”的 离值为10 mm；薄膜厚度为10 mm，提离值为15 mm
强度会增大，表现为系统的输出电压增大，反之则会 时的检测结果如图9~11所示。
图 9 薄膜厚度为 2 mm，提离值为 7 mm 时的检测结果
图 10 薄膜厚度为 5 mm，提离值为 10 mm 时的检测结果
图 11 薄膜厚度为 10 mm，提离值为 15 mm 时的检测结果
由以上结果可知，当塑料薄膜逐渐增厚即提离 了约10倍。在这个输出量级下，噪声的相对影响增
值增大时，裂纹的输出电压逐渐减小。裂纹间距越 大，往往会造成误检以及漏检。另外，深度为0. 1 mm
小，检测结果受提离值的影响越小，主要原因是小间 的裂纹已经完全无法检测，其他的裂纹特征相对也
距时，被测裂纹的漏磁场是多个周边裂纹漏磁场叠 不明显。
加而成且周围裂纹对该漏磁场的影响较大，导致检 对比传统 TMR 磁传感器的检测结果，如
测到的漏磁场较真实值偏大；裂纹间距增大时，被测 图9（b），10（b），11（b）所示，发现其输出信号的幅
裂纹的漏磁场受到周围裂纹漏磁场的影响会变小甚 值相较NV色心量子磁传感器的输出幅值约缩小
至没有影响。如图11（a）所示，当薄膜厚度增加到 10倍；且在薄膜厚度为2 mm时，已经发生漏检（漏
10 mm时，间距较小的裂纹和间距较大的裂纹受到 检14号缺陷），在薄膜厚度为5 mm时，缺陷的特征
的影响都非常大，较没有薄膜的时候，输出电压下降 信号已经被淹没在噪声中，勉强能完成某些缺陷的
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2024 年 第 46 卷 第 8 期
无损检测
