Page 56 - 无损检测2024年第十一期

王 瑾，等：

基于磁场梯度感测的旧油管腐蚀缺陷脉冲涡流可视化检测

传感器的检测信号做差可以削弱噪声信号，从而提 器组成的激励模块，用于拾取检测信号的双传感器
[12]
高信号的信噪比并减小噪声对检测结果的影响 。 差分探头，由多通道滤波放大器、采集卡和计算机组
另外，该双传感器差分探头能够同时实现两 成的检测信号处理模块，以及能够实现管道周向以
种磁场感测机制：① 传统绝对磁场感测；② 轴向 及轴向扫查的旋转台和平移台。其中，双传感器差
梯度磁场感测。传感器 1 与传感器 2 的轴向位置 分探头由激励线圈、双磁场传感器（TMR2584）和
不同，通过做差引入了轴向梯度磁场信号，而基 聚磁铁芯（Ni-Zn铁氧体）组成。两个磁场传感器用
于磁场梯度感测机制进行检测能够提高检测灵敏 于拾取不同轴向位置处的磁场z分量（B z ）作为检测
度 [13] 。在试验中，文章将详细评估这种双传感器 信号。探头相关参数如表1所示。
差分探头在实际应用中的性能表现，以期为旧油 被测试件为油管，其材料为碳钢。油管直径为
管内壁腐蚀缺陷的检测提供一种更有效、更可靠 60. 32 mm，管道壁厚为4. 83 mm。其实物如图3所
的解决方案。 示，在试件内壁处预制有5个不同尺寸的平底孔用于
模拟局部腐蚀缺陷，依据尺寸分为以下两组：① 缺
2 旧油管内壁腐蚀缺陷脉冲涡流检测试验
陷#1、缺陷#2、缺陷#3，用于分析检测信号与缺陷
2.1 试验平台及参数设定 深度间的关系；② 缺陷#3、缺陷#4、缺陷#5，用于
所搭建的旧油管腐蚀缺陷检测试验系统结构 分析检测信号与缺陷边长间的关系。管道内壁腐蚀
示意及实物图如图 2 所示。该系统主要包括：由 缺陷尺寸（边长×深度）如表2所示，其中缺陷倒圆
AFG3022C型信号发生器和HSA4011 型功率放大 角半径均为2 mm。

图 2 试验系统结构示意及实物

表1 探头尺寸参数
线圈匝数/ 激励线圈内径/ 激励线圈外径/ 激励线圈高度/ 铁芯直径/ 铁芯高度/ 传感器厚度/ 传感器1与传感器2
匝 mm mm mm mm mm mm 中心轴向距离/mm
245 5 10 17 5 15 1 16
暂时带有磁性，从而影响检测效果，因此，文章考虑
向激励线圈中通入最大幅值为50 mV，最小幅值为
−50 mV，占空比为50%，重复频率为25 Hz的方波
脉冲激励信号。通入的正负激励方波信号可以在磁
图 3 被测试件实物
场中引入相反方向的磁通量，从而削弱激励信号可
表2 试件缺陷参数 能带给管道的部分磁性。采集卡所拾取的激励信号

参数 缺陷#1 缺陷#2 缺陷#3 缺陷#4 缺陷#5 与原始检测信号如图4所示，试验中，功率放大器的
边长×深 放大倍数为10，多通道滤波放大器的放大倍数为8。
20×0.6 20×1.8 20×3.0 15×3.0 10×3.0
度/mm
2.2 信号特征分析
将探头放置于油管外壁上方，对管道内壁腐蚀 为分析缺陷尺寸与检测信号的定量关系，文章
缺陷进行检测。在铁磁性金属的检测过程中，如果 选用以下两类信号特征：下降沿对数曲线斜率（S K ）；

持续通入正激励的脉冲电流，可能导致铁磁性金属 归一化差分信号峰值（S P ）。在提取信号特征S K 时，

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2024 年 第 46 卷 第 11 期
无损检测