首先，讓我們來回顧一下歷史。交流電磁場檢測（ACFM）技術(shù)是在上世紀(jì)80年代開發(fā)出來的，主要用于檢測和評估海上石油平臺(tái)水下焊管交叉焊口疲勞裂紋的穿透深度。在ACFM技術(shù)出現(xiàn)之前，這些缺陷通常是采用磁粉檢測技術(shù)來發(fā)現(xiàn)并測量的。疲勞裂紋的嚴(yán)重程度（與結(jié)構(gòu)的剩余壽命直接相關(guān)）與它們的深度是密不可分的。在以前，傳統(tǒng)的渦流檢測系統(tǒng)并不適合在水下使用或?qū)﹁F素體鋼焊接件進(jìn)行檢測，因?yàn)樗鼈儫o法準(zhǔn)確測量深度超過5毫米（0.2英寸）的缺陷。交流電位降（ACPD）是用于測量缺陷深度的技術(shù)，但由于需要在電壓探針和鋼表面之間保持非常好的電接觸，因此在水下使用時(shí)檢測速度很慢，并且操作非常困難。解決這個(gè)問題需要一個(gè)相當(dāng)于ACPD的非接觸式接口，英國的一些石油公司與英國倫敦大學(xué)進(jìn)行了合作研究，并開發(fā)出了一種新的技術(shù)——交流電磁場檢測技術(shù)，即ACFM技術(shù)問世。檢測原理ACFM在局部引入均勻的電流到被測工件，并測量工件表面的磁通密度。在碳鋼上，電場通常以5kHz的頻率感應(yīng)，導(dǎo)致電流被限制在材料表面的一層薄薄的區(qū)域上。表面斷裂缺陷干擾了感應(yīng)電流，從而影響了磁通密度。傳感器區(qū)域下的均勻磁場ACFM技術(shù)一般測量磁通密度的兩個(gè)分量：一個(gè)提供有關(guān)缺陷末端位置的信息（測量缺陷的長度），另一個(gè)提供缺陷的縱橫比（并因此提供深度）信息。兩個(gè)分量組合才能更好的確認(rèn)缺陷存在，并且應(yīng)用根據(jù)理論模型開發(fā)出的尺寸算法，建立缺陷的表面長度和深度信息。

感應(yīng)電流的主要方向被指定為Y軸，與之相關(guān)的磁場在表面上的方向被指定為X軸。當(dāng)被測件沒有缺陷時(shí)，電流會(huì)沿Y軸流動(dòng)，磁場沿X軸流動(dòng)。磁場的Y和Z分量（用B和Bz表示）為零，而X分量（Bx）則與電流的大小成正比例關(guān)系。ACFM坐標(biāo)系當(dāng)在被測工件中存在沿著X軸的線性表面缺陷時(shí)，會(huì)切斷電流線，迫使電流在缺陷端部周圍和下方流動(dòng)。當(dāng)在缺陷下方流動(dòng)時(shí)，一些電流被迫離開表面，這將會(huì)降低缺陷中間的磁場強(qiáng)度（下圖中的藍(lán)色區(qū)域）；當(dāng)一些電流圍繞缺陷的末端流動(dòng)時(shí)，則會(huì)加強(qiáng)端部的磁場強(qiáng)度（下圖中的紅色區(qū)域），如此就出現(xiàn)了部分循環(huán)流動(dòng)，這種圍繞裂紋兩端的旋轉(zhuǎn)就產(chǎn)生了一個(gè)可測量的非零的Bz分量。線性缺陷周圍的擾動(dòng)電場和對Bx強(qiáng)度的影響缺陷末端周圍電流的旋轉(zhuǎn)和對Bz的影響蝶形圖ACFM目前有三種可視化的方式：時(shí)基掃描圖、蝶形圖和等值線彩圖。

蝶形圖是以Bz為橫坐標(biāo)，Bx為縱坐標(biāo)畫出來的圖形。Bx曲線的兩個(gè)峰值點(diǎn)就是蝶形圖中縱坐標(biāo)左右兩個(gè)極值點(diǎn)，而Bz曲線的最小值點(diǎn)也是蝶形圖中縱坐標(biāo)的極小值點(diǎn)，因而Bz曲線和Bx曲線中包含的信息在蝶形圖中都能反映出來，結(jié)合交流電磁場檢測的基本原理，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)缺陷的判斷和定性分析。

當(dāng)工件中有缺陷時(shí)，蝶形圖上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的環(huán)，稱為缺陷環(huán)，當(dāng)探頭的掃描速度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，只會(huì)使缺陷環(huán)的一側(cè)出現(xiàn)纏繞的線條，但缺陷環(huán)還是比較明顯的，這樣就降低了誤判和漏判的幾率。由Bx和Bz曲線綜合產(chǎn)生的缺陷蝶形圖根據(jù)探頭靠近裂紋的方向，探頭的運(yùn)動(dòng)方向可以是順時(shí)針或逆時(shí)針，蝶形圖相應(yīng)的也可以沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向繪制，方向可以幫助區(qū)分裂紋和非相關(guān)信號(hào)。

等值線彩圖適用于陣列型探頭。將探頭檢測到的數(shù)據(jù)以對應(yīng)的顏色在屏幕上顯示出來，此時(shí)圖形中的分辨率與陣列的密度有關(guān)。ACFM技術(shù)的利與弊ACFM的主要優(yōu)點(diǎn)包括：

可以通過厚度為5毫米（0.2英寸）的涂層進(jìn)行檢測；可以測量深達(dá)25毫米（1英寸）的表面裂紋的深度；易于檢測材料邊界（例如焊縫），因?yàn)樗鼈兣c掃描路徑平行；無需現(xiàn)場校準(zhǔn)。

ACFM的缺點(diǎn)則主要集中在以下幾個(gè)方面：在光滑、干凈的表面上，ACFM對短/淺缺陷的敏感度通常低于傳統(tǒng)的渦流檢測技術(shù)；邊緣和角落等幾何變化會(huì)產(chǎn)生混亂的信號(hào)；缺陷的尺寸模型是基于線性疲勞裂紋的，對于其他形式的缺陷尺寸的測量精度可能會(huì)有所降低。設(shè)備剖析基本的ACFM探針至少包含三個(gè)元件：磁場誘導(dǎo)器；用于測量沿X軸磁通密度的磁傳感器；用于測量沿Z軸磁通密度的磁傳感器。傳感器方向示意基本的ACFM探針只能檢查10~15毫米（0.4~0.6英寸）寬、以探頭傳感器為中心的窄條形缺陷。

為了一次性檢查更寬的區(qū)域，人們設(shè)計(jì)出了包含幾組相鄰傳感器對的陣列ACFM探針，而且傳感器陣列還可以有多種配置。一些陣列探頭還具有垂直于主磁場的X、Y軸磁場誘導(dǎo)器和附加傳感器，使其能同時(shí)在兩個(gè)正交方向上進(jìn)行檢查，以檢測和確定所有方向上的缺陷。兼容和自定義配置的陣列探頭示例陣列數(shù)據(jù)可以通過傳統(tǒng)的跡線圖或C掃描圖像顯示出來。如下圖所示，紅色波峰和藍(lán)色波谷被清晰的顯示在綠色的背景水平上。ACFM陣列Bx和Bz數(shù)據(jù)C掃描顯示圖像ACFM典型應(yīng)用許多行業(yè)已經(jīng)廣泛采用ACFM技術(shù)來檢查焊接連接件是否存在表面缺陷。由于陣列ACFM探頭提供了廣泛的覆蓋范圍和較小的相對誤差，因此它們可以作為遠(yuǎn)程部署解決方案的一部分，例如掃描儀和爬行器等，來替代人工直接進(jìn)入檢測是非常困難的、不安全的或者成本較為高昂的一些應(yīng)用場合。遠(yuǎn)程ACFM部署示例非鐵磁性材料檢測ACFM技術(shù)通常用于鐵磁材料的檢測，并且具有非常高的靈敏度。然而，它有時(shí)也被用于非鐵磁材料，如奧氏體不銹鋼（核儲(chǔ)罐池）、鈦（海上管道）和鉻鎳鐵合金（井下電機(jī)的螺紋連接）等，并且都取得了良好的檢測效果。驗(yàn)收與標(biāo)準(zhǔn)對于焊縫檢測，ACFM技術(shù)已被石油天然氣、石化、海洋等行業(yè)的資產(chǎn)所有者、保險(xiǎn)公司或認(rèn)證機(jī)構(gòu)廣泛接受。比如