Page 33 - 无损检测2025年第四期

张艺潇，等：

斜拉桥索的全截面漏磁检测

点，可以使钢索瞬时饱和，且相比持续工作的直流励
磁，脉冲励磁能有效解决线圈发热问题。
直流励磁漏磁检测原理如图2所示， 通过施加稳
定的1 A直流信号至励磁线圈， 由法拉第电磁感应定
律可知，励磁线圈内部会产生方向与斜拉桥索轴向
平行的磁场，从而对桥索索体表层钢丝进行磁化，再
应用霍尔元件等磁敏元件沿斜拉索扫查实现桥索表
图 4 脉冲励磁漏磁检测原理示意
层缺陷的检测。针对大直径斜拉桥索需要较强励磁
场的特点，采用线性区间较大的EQ-730L型霍尔元 处，索体的磁导率是均匀的，而存在内部缺陷的索体
件（线性工作范围为±15 mT，灵敏度为130 V/T）， 处的磁导率与磁阻会发生变化。采用脉冲激励时，
能够在保证检测灵敏度的同时适应更广范围的磁场 利用感应线圈即可检测索体主磁通量变化，从而判
区间。由于在8 mm提离距离下单个霍尔元件的有 断是否存在内部缺陷。
效检测角度为11. 3°，阵列式漏磁传感器周向至少需 桥索内部缺陷采用多个感应线圈组成圆周阵列
要布置32个霍尔元件。半环形霍尔阵列结构示意如 的形式进行检测，感应线圈能够将脉冲磁化时的磁
感应强度转化为电压信号。每个通道感应线圈由多
图3所示， 其由16个霍尔元件、FPC柔性电路板与骨
个矩形单元线圈串联而成，能够对轴向、径向与切
架组成。将两个半环结构对称安装于阵列式漏磁传
向三个方向的磁通分量进行测量，单元线圈内部固
感器内，可实现桥索表层缺陷的周向覆盖检测。
定放置了一根铁芯以增加感应磁场强度。每通道感
应线圈输出信号幅值与经过单元线圈的磁通密度呈
正相关，而单元线圈的阵元数量需要兼顾内部缺陷
检出能力与圆周方向的分辨率，减少其数量能够提
升周向分辨率，但同时感应电压幅值将会减小，对缺
陷检出能力与检测深度产生影响。综合考虑选用由
8个矩形单元线圈串联而成的通道，其中每个单元包
图 2 直流励磁漏磁检测原理示意 含800匝密绕线圈和铁芯，感应线圈阵列布置如图5
所示。

图 3 半环形霍尔阵列结构示意
对于斜拉桥索内部缺陷，布置在桥索表面的磁
敏元件距离缺陷较远，同时外层钢丝对内部缺陷处
产生的漏磁场具有屏蔽效应，导致磁敏元件难以对 图 5 感应线圈阵列布置示意
内部缺陷漏磁场进行探测。为解决该问题，需要施 用于斜拉桥索检测的漏磁传感器由霍尔阵列、
加更强的励磁场，增强内部缺陷的漏磁场强度，才 感应线圈阵列、骨架、励磁线圈、导轮机构、支撑结
有可能利用桥索表面的磁敏元件检测到更深层的缺 构组成（见图6）。传感器励磁线圈采用带状柔性扁
陷。脉冲磁化作为一种新型励磁方式，其检测原理 平排线绕制而成，由平行双环通过连接器并联构成
如图4所示，与直流励磁的不同之处在于其施加在 类亥姆霍兹线圈，排线宽度为 50 mm，绕制层数为
励磁线圈上的是幅值与频率可调的脉冲信号，能够 15层，通过线圈的电流方向一致，能够在桥索中心
在瞬时产生超高能量而将索体饱和磁化。在无缺陷 处产生相对较为均匀的磁场。
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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测