漏磁檢測的原理與特性分析目錄TOC\o"1-3"\h\u20608漏磁檢測的原理與特性分析 1226991.1漏磁檢測的原理 2273551.1.1磁化與磁導率 279021.1.2電磁場定律 381161.1.3漏磁場的形成機制 36471.2管道漏磁檢測原理 4138841.2.1管道漏磁檢測原理 487011.2.2磁化方式 5142841.3漏磁場的理論計算 6251161.4影響缺陷漏磁場的因素 61.1漏磁檢測的原理漏磁通測量方法是一種在線監(jiān)測技術(shù)方法，它基于被測設(shè)備電纜的磁化強度來分析和解決由設(shè)備缺陷引起的漏磁數(shù)據(jù)信號。根據(jù)科學研究中漏磁檢測的基本理論，建立了用于分析缺陷的部分對漏磁磁通量信號的破壞并識別缺陷信號的基礎(chǔ)1.1.1磁化與磁導率磁化就原料的分子結(jié)構(gòu)而言，原料由內(nèi)部基本分子結(jié)構(gòu)和原料顆粒組成。這種基本的分子結(jié)構(gòu)是原材料內(nèi)部組成（也稱為“原始材料”）的基本前提。基元中的電子設(shè)備以環(huán)形位置在原子周圍上下移動，從而產(chǎn)生電磁場，因此每個基元都可以視為磁場，一定數(shù)量的基元可以形成一群體或一組團子的結(jié)構(gòu)。由組中所有圖元會導致的電子設(shè)備和電磁場在同一部分上排序，這種形成一個集合的分子結(jié)構(gòu)稱為“磁性”或“磁疇”。在外部磁化場效應(yīng)不存在的條件下，磁疇會呈現(xiàn)出不規(guī)則的排列順序，因此從宏觀經(jīng)濟的角度看，原材料不容易證明它們具有磁性。在電磁場電源電路中，電磁場域的一定適應(yīng)運動速度方向很可能引起一定的方位角偏差，這是在電磁場的外部激勵下進行的，對運動速度的方向進行了排序，并對原材料進行了分類對外界開放以表明它們已被磁化，整個這個排序分類的過程稱為磁化。（2）磁導率磁導率是一個標量，它考慮了原材料吸收磁性工作能力的能力以及被磁化的難度。磁導率的標稱值的大小為磁性介質(zhì)中磁感應(yīng)強度B和磁場強度H之比，用符號μ來表示：

μ=B/式（1.1）表示：磁導率越大，磁化的原料的程度越高，并且吸引磁性的能力越強。滲透率越小，滲透能力越弱。如果由于原材料的轉(zhuǎn)變而使磁傳感器的頻率發(fā)生基因突變，則很可能在原材料內(nèi)部的磁感應(yīng)線的整個傳輸過程中引起折射。在當前的國際單位制中，磁導率的測量單位通常為亨利/米(?/m)，磁導率與原材料本身的特性有關(guān)，并且還會隨附加電磁場的大小而變化。在有限元的試件中，磁導率尺寸設(shè)定模型的擬合度的計算非常重要。磁導率與原料本身的特性有關(guān)，并且也會隨電磁場大小的不同而變化。1.1.2電磁場定律（1）法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電流的磁效應(yīng)的基本定律很好地表達了靜電場和電磁場之間的聯(lián)系，轉(zhuǎn)換后的電磁場將通過磁感應(yīng)鍵入靜電場。該基本定律還緊密地將電能和磁場的動能聯(lián)系起來。電源電路中感應(yīng)電流的大小與流過電源電路的磁通動能的匝數(shù)的彈性系數(shù)和時間彈性系數(shù)成正比。式（1.2）清楚地表達了本定律：ε=?N式中：ε為感應(yīng)電動勢，伏特是這個電動勢的單位；線圈匝數(shù)為N；通過線圈的磁通量的變化量是?φ，Wb是這個變化量的單位；t是磁通量變化所用時間，s是這個時間的單位。倫茲定律清楚地定義了感應(yīng)電動勢的方位角。該公式的計算還表達了磁通量變化的可能原因：有線電視數(shù)字電視的總面積發(fā)生了變化;磁通量變化；電纜數(shù)字電視的磁通量和總面積還會發(fā)生變化等。如果串聯(lián)電路隨時間對稱變化，則感應(yīng)電流是一個參數(shù)。若隨時間非均勻變化，用式（1.2）求得的磁感應(yīng)電動勢是在t時間內(nèi)產(chǎn)生的平均電動勢。（2）安培環(huán)路定理在穩(wěn)定的電磁場中，沿著所有閉合路徑的方向的磁通量的線性積分值大致等于該閉合路徑中包含的各種電流的解析幾何形狀，并且磁導率乘以它。安培環(huán)路的基本定律表示在穩(wěn)定電磁場下感應(yīng)線圈傳輸線與載流線之間的相關(guān)性分析，可用式（1.3）表達：LB安培環(huán)路定律的關(guān)鍵圖描述了插入電源線后由于電力傳輸線的旋轉(zhuǎn)而引起的各種磁場旋轉(zhuǎn)的特性，并顯示了由于該傳輸線的旋轉(zhuǎn)而導致的各種感應(yīng)線圈的磁化。安培電場僅與閉合傳輸線路徑中傳輸線電流的頻率代數(shù)和電磁場頻率分布有關(guān)，并且動能分布與電流分析幾何中的地理位置之間不存在直接相關(guān)性的路徑。1.1.3漏磁場的形成機制漏磁的電磁場是由勵磁調(diào)節(jié)器源引起的，而電磁線圈的動能是由于感應(yīng)線圈導線由于映射而泄漏到空氣中而引起的。如果沒有缺陷，則磁場電流的磁效應(yīng)線會根據(jù)原料的閉合而散布，導致原料具有非常強的開放表面磁化強度。當感應(yīng)電磁線映射到空氣中時，它們將產(chǎn)生泄漏電磁場。漏磁通量可以通過具有缺陷的樣品的內(nèi)部磁通量的變化來表示。圖2-1上有缺陷的樣品鋼板如圖2-1所示是一個具有矩形缺陷的厚鋼板塊，其中厚鋼板橫截面的表面積是A，缺陷的橫截面積是α，因此帶有缺陷的厚鋼板的截面積是A2假設(shè)將厚鋼板放置在具有穩(wěn)定且對稱磁化強度的電磁場中，則如果厚鋼板沒有缺陷，則其橫截面的磁通量為：?=B根據(jù)安培磁的基本定律，厚鋼板的總磁通量穩(wěn)定在0。如果存在缺陷，則厚鋼板橫截面的磁通量大小為：Β2從式（1.5）當中可以看出，Β2＞Β??=式（1.6）說明缺陷的截面積α越大，產(chǎn)生的漏磁通也就越多，管道漏磁檢測器根據(jù)被測漏磁數(shù)據(jù)信號的大小特征來區(qū)分缺陷部位和規(guī)格。1.2管道漏磁檢測原理磁通量泄露無損檢測（MFL）技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種無損檢測方法，它包含了無耦合、無在線監(jiān)測的特點，通過這項技術(shù)開發(fā)的檢測儀器被稱為管道漏磁檢測儀。帶有磁性的管道能快速、準確地檢測管道、彎頭等特殊部件的位置、方向和深度，以及鋼管防腐層損傷點的位置和大小，而不損傷鋼管和路面。1.2.1管道漏磁檢測原理在進行檢查之前，將管道磁化至飽和狀態(tài)是必要的操作。當缺陷并沒有在管道中時，磁化管道內(nèi)部的感應(yīng)線圈導線的平行平面是對稱的。如果管道在磁飽和區(qū)域中有腐蝕，裂紋，凹痕等缺陷，則管道內(nèi)部的感應(yīng)線圈導線會在表面或表面塊附近產(chǎn)生缺陷，部分感應(yīng)線圈導線的鋪展方式會產(chǎn)生湍流并泄漏到空氣中，導致泄漏磁通量，如圖1.2所示圖2-2漏磁檢測工作原理圖1.2.2磁化方式根據(jù)檢測儀器勵磁調(diào)節(jié)器機械設(shè)備的不同，磁通量泄漏傳感器監(jiān)控系統(tǒng)中的磁化方法分為通訊交流磁化，直流磁化和永磁化。每種磁化方式的電動機的工作方法都有其自身的優(yōu)點，可以作用于不同的工程項目。（1）磁化的直流方法直流磁化后進入電磁線圈的穩(wěn)定直流穩(wěn)定電源。由于電流量的電流磁效應(yīng)的運動定律，電磁線圈將在其周圍產(chǎn)生平滑的磁場。根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)器開關(guān)電源的不同，可以將直流電磁強度分為直流脈沖磁化強度和直流恒流功率磁化強度。直流恒流電源必須是需要低勵磁調(diào)節(jié)器的高勵磁調(diào)節(jié)器開關(guān)電源。直流磁化的優(yōu)點：檢查更深入，適合于現(xiàn)場重復性測試，并且可以根據(jù)激勵工作電壓的大小靈活調(diào)整磁化強度。直流磁化的缺點：必須構(gòu)造一個電路來控制勵磁調(diào)節(jié)器。難以實現(xiàn)更高的磁化強度；檢查后，必須進行消磁以解決困難。（2）磁化的交流方法與直流磁化方法相比，傳達交流磁化信號的勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)源主要是具有某種交流電路作為驅(qū)動力的電磁線圈，根據(jù)轉(zhuǎn)換電流的大小和頻率來控制由電磁線圈引起的磁化。為了更好地實現(xiàn)不同檢查所需的靈敏度，有必要調(diào)節(jié)輸入電流量的頻率。通信網(wǎng)絡(luò)開關(guān)的磁化引起的磁場不穩(wěn)定，其躍遷頻率位于勵磁調(diào)節(jié)器的頻率上。通訊磁通訊的優(yōu)點：可以檢查不平整的樣品表面，對原料表面的要求低。缺點：磁化深度低，因此當在檢查原材料的深層缺陷的場合中并不適合。（3）磁化呈現(xiàn)永磁化幾乎所有的永磁體被磁化的勵磁調(diào)節(jié)器的源頭都是永磁材料，并且在積累永磁體材料后開發(fā)出勵磁調(diào)節(jié)器。磁化的實際效果通常與永磁材料本身的原材料特性有關(guān)。磁損耗可能會對檢查人員造成安全隱患，并且磁化強度的調(diào)整很復雜；等效電路必須改變。永磁材料的磁化是鼓勵磁通量泄漏檢查的主要方法。永磁體的原材料通常由堅固且不容易變形，重量輕且相對剩磁相對密度高的永磁體材料制成。1.3漏磁場的理論計算漏磁的電磁場的基本理論計算本質(zhì)上是使用數(shù)學原理來獲得室內(nèi)空間某一點的磁通量標度值，但要充分考慮特定問題中磁場的多樣性，電荷的可變性，以及缺陷的不規(guī)則之處，很難立即獲得這個標度值。校正漏磁電磁場的關(guān)鍵包括分析方法和標準值方法。該分析方法的理論基礎(chǔ)是基于磁偶極子基礎(chǔ)理論創(chuàng)建的磁偶極子方程。某一點的磁化強度是根據(jù)室內(nèi)空間中電荷的擴散來測量的。它的值廣泛適用于簡單和幾何標準，但是缺點是發(fā)現(xiàn)復雜的缺點比較受限制。數(shù)值計算方法基于磁感應(yīng)與電磁場之間的基本中間本構(gòu)關(guān)系以及麥克斯韋方程組，以此作為校準方法基本理論的基礎(chǔ)。根據(jù)偏微分法產(chǎn)生的磁場問題，通過包括變分法，積分法和有限元原理，其中有限元原理目前在大多數(shù)物理領(lǐng)域仿真軟件（例如COMSOL和ANSYS）中使用。標準值法利用了復雜的幾何形狀的缺點，但是測量和計算量大，并且獲取過程復雜。在工程項目的實際活動中對電磁場的分析仍然遇到許多困難。1.4影響缺陷漏磁場的因素在現(xiàn)實生活的實際檢查中，管道的缺陷多種多樣，種類繁多。當分析損害泄漏電磁場的元素時，缺陷通常等于標準矩形框架的凹槽。由缺陷引起的泄漏電磁場的軸向深數(shù)據(jù)信號，軸向總寬度數(shù)據(jù)信號和徑向長度數(shù)據(jù)信號考慮了漏磁數(shù)據(jù)信號的大小。有四個關(guān)鍵因素會損害電磁場泄漏的缺陷：（1）漏磁場的影響之缺陷的徑向深度當缺陷的徑向長度，總軸向?qū)挾群痛呕瘡姸炔蛔儠r，由缺陷引起的泄漏電磁場數(shù)據(jù)信號將隨著缺陷的深層變形而改變。其水平軸的幅度與缺點有很深的關(guān)系。徑向權(quán)重深深擴展，并且曲線圖的振幅值也更大。關(guān)于單個徑向運動，峰值間隔和間隔的運動對于漏磁場的危害較小，關(guān)鍵原因是要損害徑向運動的兩個最高值，缺陷越小，深度越大，最大值越大。（2）漏磁場的影響之缺陷的軸向長度當缺陷的軸向深度和總軸向?qū)挾燃捌浯呕瘡姸缺３植蛔儠r，隨著缺陷總徑向?qū)挾鹊淖兓?，漏磁中電磁場中的?shù)據(jù)信號將主要顯示為圖形：如果缺陷變短，曲線圖的最大值和最小值之間的間隔變小，漏磁中電磁場中的數(shù)據(jù)信號的曲線圖將變寬，振幅值將增大；如果缺陷的總徑向?qū)挾仍酱螅€將越大，曲線的最大值之間的距離越大，幅度值就越小。（3）漏磁場的影響之缺陷的周向?qū)挾犬斂偮┐澎o電場中軸向時間的深度，徑向時間的長度和每個缺陷的磁化基本穩(wěn)定并且不會改變時，來自缺陷圈的數(shù)據(jù)信號的總寬度將影響總漏磁靜電場。圓周總寬度數(shù)據(jù)信號的電氣特性會造成非常大的直接危害?？傒S向?qū)挾鹊淖儞Q沒有特殊規(guī)律。當