Page 47 - 无损检测2025年第一期
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阮隽宇，等：
基于缺陷漏磁信号特征值的管道缺陷量化分析
x
D =0.061 -0.534 4 （7）
2
由式（7）可知，缺陷深度D与轴向磁通分量峰
值x 2 之间呈线性关系，通过式（7）可量化缺陷深度。
2.3 缺陷截面形状对漏磁信号的影响
为研究不同缺陷截面形状对漏磁信号的影响，
对不同截面形状的缺陷进行仿真分析，在相同的励
磁条件下，缺陷长度固定为4 mm，缺陷深度固定为
图 5 不同缺陷的截面形状
50%试件厚度，以缺陷二维边缘轮廓面积为变化参
存在正比例的关系；径向磁通分量的幅值会随之增
数，分别设置为4. 0，5. 6，7. 2，8. 0，9. 6，11. 2 mm 2
大，且径向磁通分量的峰峰值间距也缓慢增大，但
（缺陷编号分别为1,2,3,4,5,6），具体缺陷截面形状
增速较为缓慢，因此径向磁通分量难以表征缺陷轮
如图5所示。模拟求解得到不同二维边缘轮廓面积
廓面积信号的变化规律，结合仿真数据得到缺陷二
缺陷的漏磁信号曲线如图6所示。
维边缘轮廓面积S与轴向磁通分量峰值x 2 的量化模
由图6可知，当缺陷长度与深度固定时，随着缺
型为
陷二维边缘轮廓面积的增大，轴向磁通分量的峰值
不断增大，轴向磁通分量峰值与缺陷轮廓面积之间 S =0.384x 2 -6.830 3 （8）
图 6 不同二维边缘轮廓面积缺陷的磁感应强度曲线
由式（8）可知，缺陷二维边缘轮廓面积S与轴向 100 mm×4 mm，钢板上缺陷长度为4 mm，缺陷深
磁通分量峰值x 2 之间的数学模型为线性关系模型，通 度为2 mm，缺陷二维边缘轮廓面积分别为4. 0，5. 6，
过式（8）可大致估算和量化缺陷二维边缘轮廓面积。 7. 2，8. 0，9. 6，11. 2 mm（缺陷编号为1，2，3，4，5，
2
通过上述分析可知，轴向磁通分量峰值不仅受 6），传感器位于磁芯下方且与含缺陷钢板保持1 mm
缺陷长度和缺陷深度的影响，在同样励磁条件下，缺 提离，通过电控箱控制移动平台以0. 5 cm/s的速度
陷长度与深度尺寸固定时，轴向磁通分量峰值还会 进行匀速移动，漏磁信号数据通过传感器传输到计
随着缺陷二维边缘轮廓面积的增大而增大，如果只 算机上，经过处理后漏磁信号数据被转换为波形曲
从漏磁信号强度判断缺陷的长度与深度，会产生较 线。试验测得的波形如图8所示，可见，励磁后信号
明显的误差，故还应该考虑缺陷轮廓面积参数的综 特征均与仿真结果相似。
合影响。 由图8可知，不同二维边缘轮廓面积的缺陷试
验结果与仿真结果基本一致，对比图6（a）与图8可
3 试验与结果分析
以发现，随着缺陷二维边缘轮廓面积的增大，轴向磁
试验平台结构示意及实物如图7所示。直流电 通分量的峰值不断增大，且当缺陷二维边缘轮廓面
源连接励磁线圈并施加5 A的直流电流为励磁源， 积大于8 mm 时，轴向漏磁信号波形会出现双波峰。
2
励磁线圈匝数为 450 匝，铁芯材料为DT4，钢板材 利用前文所述二维边缘轮廓面积缺陷量化模型，对
料为Q235，钢板尺寸（长×宽×高）为 257 mm× 缺陷进行量化和误差分析，结果如表1所示。试验
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2025 年 第 47 卷 第 1 期
无损检测
