各常用电磁无损检测方法原理-应用-优缺点比较.doc

一普通涡流检测
1原理
涡流检测是以电磁感应为基础，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现其缺陷的无损检测方法。当载有交变电流的试验线圈靠近导体试件时，由于线圈产生的交变磁场的作用感应出涡流，涡流的大小，相位及流动形式受到试件性能和有无缺陷的影响，而涡流产生的反作用又使线圈阻抗发生变化，因此，通过测定线圈阻抗的变化，就可以推断被检试件性能的变化及有无缺陷的结论。
2发展
1涡流现象的发现己经有近二百年的历史。奥斯特(Oersted、安培(Ampere ) ,
法拉弟(Faraday、麦克斯韦(Maxwell)等世界著名科学家通过研究电磁作用实
验，发现了电磁感应原理，建立了系统严密的电磁场理论，为涡流无损检测奠定
了理论基础[l]。1879年，体斯(Hughes)首先将涡流检测应用于实际一一判断不
同的金属和合金，进行材质分选。自1925年起，在美国有不少电磁感应和涡流检
测仪获得专利权，其中，Karnz直接用涡流检测技术来测量管壁厚度;Farraw首次
设计成功用于钢管探伤的涡流检测仪器。但这些仪器都比较简单，通常采用60Hz ,
110V的交流电路，使用常规仪表(如电压计、安培计、瓦特计等)，所以其工作
灵敏度较低、重复性较差。二战期间，多个工业部门的快速发展促进了涡流检测
仪器的进步。涡流检测仪器的信号发生器、放大器、显示和电源装置等部件的性
能得到了很大改进，问世了一大批各种形式的涡流探伤仪器和钢铁材料分选装置，
较多地应用于航空及军工企业部门。当时尚未从理论和设备研制中找到抑制干扰
因素的有效方法，所以，在以后很长一段时间内涡流检测技术发展缓慢。
直到1950年以后，以德国科学家福斯特(Foster)博士为代表提出了利用阻
抗分析方法来鉴别涡流检测中各种影响因素的新见解，为涡流检测机理的分析和
设备的研制提供了新的理论依据，极大地推动了涡流检测技术的发展。福斯特也
因此当之无愧地被称为“现代涡流检测之父”。由于福斯特的卓越贡献，自20世
纪50年代起，美国、前苏联、法国、英国等工业发达国家的科学家积极开展涡流
检测技术研究。到20世纪70年代以后，电子技术和计算机技术飞速发展，有效
地带动了涡流检测仪器技术性能的改进，进一步突现了涡流检测技术在探测导电
材料表面或近表面缺陷应用中的优越性。世界各国相继开展了大量的涡流检测技
术研究和仪器开发工作，发表了大量的研究论文，并研制生产了一些高性能的涡流检测仪器[L=}l。我国从20世纪60年代开展涡流检测技术的研究工作，并先后研制
成功了一系列涡流检测仪器，如厦门爱德森公司的系列涡流检测仪器。涡流检测
技术的发展得到实质性的突破并步入实用化阶段。此后，随着电子技术尤其是计
算机和信息处理技术的进一步发展，影响和促进了涡流检测技术与仪器的不断更
新和进步。
从涡流检测仪器的发展历程来看，可分为五代产品[fall。第一代产品是以分立
元件为基础，采用简单谐振方式的一维显示模拟仪器，只有一种检测频率。第二
代产品是以阻抗平面分析法为基础，部分采用集成电路技术的二维显示模拟仪器，
检测时可以选择不同的激励频率以适应不同检测材料的要求。第三代产品是多频
涡流检测仪器，检测时对探头施加两个或两个以上不同的检测频率，利用不同频
率下被检导体材料反射阻抗不同的原理，提高了对材料特性或缺陷的检测能力，
并通过混和运算抑制干扰信号，达到去伪存真的目的。第四代产品是以计算机技
术为基础的智能化、数字化产品，其特点是能够大大简化操作，提高检测效率和
数据处理能力，并具备频谱分析、涡流成像等功能。第五代产品是DSP技术、阵
列技术、多通道技术、通信传输技术及其它无损检测技术相互融合为一体的多功
能仪器，它能够对缺陷进行检测、分析、判断，并通过其它技术的辅助检测，验
证其结果的正确性。涡流检测技术己进入一个全新的发展时代，具有乐观的发展
前景。经过一百多年的时间，涡流检测技术得到了很大的发展，特别是近段时间以来，英国的DERA和美国的Iowa州立大学等研究机构做了很多的工作，在获取信号、测量参数的选择、信号处理和结果显示等方面开展了大量的研究，进一步推动了涡流检测技术的发展[10]。在国内，新世纪以来发表的文章大都着眼于三维缺损响特征的仿真技术研究、数字处理技术研究、检测系统研制等。清华大学博士后雷银照的课题是核电站石墨涡流检测理论和技术，华中科技大学CAD中心博士后蒋齐密在国家自然科学基金项目“基于hp有限元和电磁场分布的产品质量检测技术的研究”中主要研究有限元数值仿真技术[11]。

3应用
目前，涡流检测在工业生产中获得了广泛的应用，特别是在核电厂蒸汽发生器管道的检测中，具有其他方法不可替代的作用[12]。我国当前把核电作为大力发展的对象，提高我国的涡流检测能力与水平具有重要意义。
在线检测，用于工艺检查，在制造和产品检查。
4优缺点
1.非接触检测，能穿透非导体涂镀层，可以在不清除零件表面油脂、积碳和
保护层的情况下进行检测。
2.检测无需祸合介质，可以在高温状态下进行检测。探头可伸入到远处作业，
故可对工件的狭窄区域、深孔壁等进行检测。
3.对工件表面或近表面的缺陷，有很高的检出灵敏度，且在一定的范围内具
有良好的线性指示，可对大小不同的缺陷进行评价。
4.可以对工件表面涂层厚度进行测量，如测量导电覆盖层或非导电涂层的厚
度;可以对导体的电导率进行测量，进行材料的分类。
5.由于检测信号为电信号，所以可对检测结果进行数字化处理，并将处理后
的结果进行存储、再现及进行数据比较分析。
6在常规涡流检测过程中，主要通过测量涡流传感器输出信号的变化以得到被
检对象特性。被检对象中影响涡流传感器输出信号的因素很多，诸如磁导率、电
导率、外形尺寸和缺陷等，各种因素的影响程度各异。另一方面，在一次检测过
程中，有时需要同时获得被检对象的多个参数。常规涡流检测技术采用单一频率
工作，获取的信息量有限，难以满足实际检测过程中的更高需求。
7涡流检测是当前在
线检测应用最为普遍成熟的检测手段，但是涡流检测自身存在
一定缺陷，干扰因素多，提离效应人，且难以对缺陷进行当量分
析。
8涡流检测的优点是不需要直接接触，无需耦合介质，速度快，易于实现自动化。具有较高灵敏度，可在高温下作业，同时探头可伸向远处等。但是常规涡流检测技术也有不足之处:检测对象必须是导电材料, 只能检测管道表面或近表面缺陷，干扰因素多，对缺陷的定性和定量还比较困难[13]。
涡流检测技术的缺点是：(1) 只限于导电材料;(2) 只限于表面或近表面;(3) 干扰因素多，需进行特殊处理;(4) 对复杂形状的构件进行测试的效率低;(5) 探伤时难以判断缺陷的种类和形状。
5其他
与常规涡流检测技术相比，涡流阵列检测技术的主要不同点是探头由多个独
立工作的线圈构成，这些线圈按照特殊的方式排布，且激励线圈与检测线圈之间
形成两种方向相互垂直的电磁场传递方式，有利于发现取向不同的线性缺陷[[66,67]
涡流阵列探头中包含几个或几十个线圈，不论是激励线圈，还是检测线圈，相互
之间距离都非常近，保证各个激励线圈的激励磁场之间、检测线圈的感应磁场之
间不相互干扰，是涡流阵列检测技术的关键。在检测过程中，采用电子学的方法，
按照设定的逻辑顺序，对阵列单元分时切换，将各单元获取的涡流检测信号采集
进入仪器的信号处理系统。涡流阵列检测技术除了具有扫查覆盖面积大、检测速
度快等优点外，其探头外形可根据实际被检对象的形面进行设计，因此还具有容
易克服提离效应影响的优势;采用C扫描显示方式时，图像直观清晰，检测结果
一目了然[[68,69]涡流阵列检测技术不仅能够对被检对象展开的或封闭的检测面进
行大面积的高速扫描，而且能用于扫描任何固定形状构成的检测面，如各种异型
管、棒、条、板材，以及飞机机体、轮毅，发动机涡轮盘桦齿、外环、涡轮叶片
等构件的表面[[70-75]

二远场涡流检测
1原理
远场涡流检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术[[55,56]。探头通
常为内通式，由激励线圈和检测线圈构成，检测线圈与激励线圈相距约2-3倍管内
径长度;激励线圈通以低频交流电流，感应出的磁力线穿过管壁向外扩散，在远
场区又再次穿过管壁向管内扩散，被检测线圈接收，从而有效地检测金属管子的
内、外壁缺陷和管壁厚薄变化等情况[[57-60]。
2发展
远场效应是20世纪40年代发现的，各国科学家对远场涡流检测技术进行了不断的探索，使远场涡流理论得到了逐步完善和实验验证。直至2000年，美国试验与材料学会(American Society for Testingand Materials, ASTM)颁布了“Standard Practice for In Situ Examination ofFerromagnetic Heat-Exchanger Tubes Using Remote FieldTesting”的标准，标志着远场涡流检测技术正式被接受成为一项有效的管道无损检测方法。
3应用
远场涡流检测技术主要应用于核反应堆压力管、石油及天然气输送管和城市煤气管道等结构的探伤

4优缺点
(1>远场涡流技术检测的是穿过管壁后在管外沿管轴传播一段距离再返回到管内的磁场，接收线圈必须处于距激励线圈2} 3倍管径处的远场区。常规涡流技术则是采用靠近管壁的线圈以直接磁祸合的形式来拾取传播到管壁又返回的信号。
( 2)远场涡流检测仪频率较低(典型为50500 Hz) ,磁场可以穿过铁磁性材料管壁，为了保证在激励的每个周期内采集到信号，并且不漏检，其检测速度受到限制，通常只有常规涡流检测方法的1 /3} 1 /5，约在10} 20 m/min之问。常规涡流检测仪频率较高(1 000 Hz范围)，在铁磁性材料管道中，磁场被限制在管道的内表面，检测外部缺非常困难。
( 3)远场涡流技术主要用于检测铁磁性管道，也可以用于检测非铁磁性管道，其最大优势是能检查厚壁铁磁性管道，最大检测壁厚为25~，这是常规涡流技术无法达到的。其次，对大范围壁厚缺损，远场涡流检测技术的检测灵敏度和精确度较高，精度可以达到2%一5%，对于小体积的缺陷，如腐蚀凹坑等，其检测灵敏度的高低取决于被测管道的材质、壁厚、磁导率的均匀性、检测频率和探头的拉出速度等因素。常规涡检测技术与其相比造价较低，一般适用于检测非铁磁性材料。
( 4)远场涡流检测技术测量的是接收线圈输出的相位和幅度信号，条形图显示的是相位和幅度的对数，这些参数都和管材大范围的缺损呈线性关系。常规涡流检测显示的是阻抗幅度和相位，与壁厚的关系较复杂。
( 5)远场涡流检测仪对内外管壁缺损有相同的检测灵敏度，对填充系数要求低，对有障碍物和凹痕的管了检测效果很好，对探头在管内行走产生的偏心影响比常规涡流小。
远场涡流检测最大优势是能检查厚壁铁磁性管
道，最大检测壁厚为25 mm，同时也可检测非铁磁
性材料。该方法对大范围壁厚缺损检测灵敏度和精
确度较高。对于小体积的缺陷，其检测灵敏度的高
低取决于被测管道的材质、壁厚、磁导率的均匀性、
检测频率和探头的拉出速度等因素。由于对管内壁
和管外壁缺陷具有相同的灵敏度，因此无法对内外
壁的缺陷定位。

(1)渗透性变化会产生类似金属缺损的信号，掩盖真正的金属缺损信号。需要研究开发一种能把渗透性变化的情况滤除或将其区分出来的方法。
( 2}支撑板会阻挡磁力线的传播，掩盖缺损信号，导致靠近支撑板的管面检测困难。
( 3)管了的弯曲部位在壁厚和渗透性上变化很大，严重影响了远场涡流信号，探测此处的缺陷和缺陷尺寸成为问题。
( 4)检测时，必须保证检测速度的平稳，不能引起振动噪声，否则振动噪声会湮没缺陷信号。
三脉冲涡流检测
1原理
脉冲涡流检测技术采用脉冲信号激励，通常为具有一定占空比的周期矩形波，
施加在探头上的激励信号会感应出脉冲涡流在被检对象中传播。根据电磁感应原
理，此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁场;随着感生磁场的衰减，检测线
圈上就会感应出随时间变化的电压
2发展
3应用
脉冲涡流检测技术主要应用于导体较深层缺陷、飞机机身多层结构等的探测。脉冲涡流目前主要用于军用和民用吃机的无损
检测中，在多层金属结构中问层或次表面缺陷的检
测有应用优势，并被证明能有效地实现对吃机多层
结构和机身重叠部位隐含的腐蚀缺陷的检测和
评估。

4优缺点
脉冲涡流检测技术具有许多优势。常规涡流检测技术采用单一频率的正弦信号作为激
励，主要对感应磁场进行稳态分析，即通过测量感应电压的幅值和相位来识别缺
陷;而脉冲涡流检测技术主要对感应电压信号进行时域的瞬态分析，提取信号特
征量，分析缺陷尺寸、类型和结构参数等变化。在理论上，由于脉冲涡流检测技
术中的激励信号可以看成一系列不同频率正弦谐波的合成信号，具有很宽的频谱，
广义上可以认为其是一种多频涡流检测技术，所以，可以比常规涡流检测技术提
供更多信息
四多频涡流检测
1原理
多频涡流检测(Multi-Frequency Eddy Current Testing, MFECT)技术是一种涡
流检测新技术，它用多个频率激励传感器，比用单个频率作为激励信号的常规涡
流检测技术能获取更多信息【i,2,2i-23}。
2发展
3应用
4优缺点
1检测中如何充分利用所获取的信息，对其进行特征提取分析是多频涡流检测技术的关键问题，其检测结果比常规涡流检测技术可以更有效地实现干扰抑制或者多参数检测。

2 1970年，美国科学家Libby H L首先提出多频涡流检测技术，用以实现涡流
检测过程中的干扰抑制或者被检对象的多参数检测[[21]。多频涡流检测技术采用多
个不同频率激励涡流传感器，利用不同频率下，参数有不同变化的原理来实现的。
在不同频率下得到的检测信号，通过一定的方法进行分析处理，提取多个所需参
数，或者抑制干扰【1,3,21,117]。
五acfm
1原理
当载有交变电流的检测线圈靠近导体时，交变电流在周围的空间中产生交变磁场，被检对象表面感应出交变涡流;当表面无缺陷时，表面涡流线彼此平行，形成近似匀强涡流场，在周围空间产生近似匀强的交变电磁场;当被检对象表面存在缺陷时，由于电阻率的变化，涡流场发生畸变，匀强涡流分布受到破坏，进而匀强磁场发生变化，测量该扰动磁场的变化，即可判断出缺陷。
2发展
在我国，对其研究还处于起步阶段，一些研究机构，比如国防科技大学，华中科技大学，西安交通大学等通过仿真软件等对电磁检测机理及探头研制进行了探和设计。北京科技大学相关人员还把ACFM与SQUID检测设备相配合，结合反演技术在成像领域进行了初步研究[15]。

3应用
1在20世纪80年代后期，ACFM法首先被应用于石油和天然气的水下结构和海上平台设备的无损检测中，用来探测结构关键部位焊缝和表面涂层。现己被广泛应用于石油化工、海上平台、铁路运输、电力工业及航空航天等十分广泛的领域中，并取得显著效果。
2 acfm方法的检测对象必须是导体"它最早出现在近海石油工程领域"WMf规范规定其应用范围为固定&移动海洋工程设施的水下结构和飞溅区结构的在役无损检测(&)"现已广泛应用于石油&石化&核工业&航天及土木等行业"尤其是大型工程结构物&螺纹&水下结构和体积缺陷等的在役检测!
3
(1)钻杆、钻挺等提升用具的螺纹检测
随着当前钻井技术的不断进步，相应的钻井速
度也随之加快，因而井队使用的钻具寿命周期相对
缩短。据统计，80%左右的石油管道失效事故都发
生在钢管接头的连接部位，与钢管接头部位的螺纹
质量密切相关。常见的钻具螺纹检测力一法，如磁粉
检测只能检测外螺纹，其劳动强度较大且难以量化
缺陷;超声波对螺纹根部裂纹的检测灵敏度较低且
探头扫描受人为因素的影响较大。TSC'公司最新
的ATI自动螺纹检测系统不需要标定即可完成表
面裂纹的定性和定量缺陷检测，具有非接触测量、检
测速度快、对内、外螺纹均能检测等诸多优点。因
此，将该系统应用到钻具螺纹的现场检测与评估中
具有较大的经济和工程意义。
(2)海洋平台的安全检测
口前，AC'FM力一法在海洋平台主要用于水下结
构物检测，而随着海洋平台逐渐趋于后服役期，这些
老龄化的钻井、采油平台的安全例行检测就将提上
议程。如果采用过去的结构物缺陷常规检测力一法，
由于需要清除表面涂层则工作量非常大;而利用
AC'FM设备(对于水上结构可直接使用AMIU()金
属裂纹检测仪，水下结构则需使用U31水下裂纹检
测仪)可以检测包括水上、水下结构及飞溅区的所有关键部位，如起重设备、储罐、导管架和平台结构的
重要受力节点等，不仅大大缩短了检测周期，而且检
测结果可精确定量，对提高我国海洋平台结构的安
全检测水平具有积极的推广意义。
国外对ACFM的研究已经较为成熟，ACFM的应用已得到世界权威结构如Lloyds、DNV、BV和ABS等的认证，也已具有相关的裂缝检测仪以及更新换代产品。1991年ACFM技术首先应用于在北海平台的水下裂纹检测，1999年PETROBARS公司将ACFM技术应用于工业压力容器的检测，到2001年世界上已经有30多家应用ACFM来检测海底焊缝，包括俄罗斯、斯堪的纳维亚、西澳大利亚、英国BP、巴西的SISTAC和PETROBRAS以及墨西PEMEX公司。
4优缺点
1 交变磁场测量技术是近几年兴起的精确测量表面裂纹的无损检测方法，它由
交流电势降(Alternating Current Potential Drop, ACPD)技术发展而来，其突出优
点是能测量裂纹尺寸[[33-35] o ACFM法结合ACPD法能测定裂纹尺寸和涡流法无需
同工件接触的优点，无需人工标定试块，具有精确理论依据的数学模型，能够实现缺陷的定量检测。
由于AC'FM技术建立在铁磁性材料的高磁导率这一特征之上，所在的环境磁场容易对被检工件表面磁场产生十扰现象，因此检测过程中应注意对十扰因素进行分析处理:
(1)涂层厚度探测面的非导电涂层厚度不超过5 mm，但大于1 mm时，裂纹尺寸计算必须考虑涂层厚度的补偿。
(2)探测面粗糙度情况探测表面虽然不需清除涂层，但应保证探头能平滑移动并尽量匀速扫查，经打磨后的表面会改变磁场渗透性，因此检测人员应清楚杂音信号、饱和或者信号变形现象。
(3)材质变化通常情况下探头沿焊缝的两侧焊脚分别进行扫查，但当焊缝宽度较宽，需要沿焊缝扫查或遇到修补焊缝处的材料变化时，由于材料的渗透性不同会引起伪缺陷显示。
(4)磁化状况探测面应处于未磁化状态，对采用MT或其它磁设备近期检测过的区域应进行退磁处理。
(5)扫描面积单探头最宽扫描范围大5mm，当焊缝宽度超过20 mm时应进行多次重叠日描或使用阵列探头。
(6)几何效应几何效应包括工件的几何效泣和裂纹的几何效应，前者是指探头接近复杂的几何Ids伏或拐角处对检测信号会产生影响，同时在焊缝末..ulfi有边缘效应;后者指裂纹的几何形状对测量裂纹尺寸为精确性存在一定影响，而与扫描成一定角度的裂坟、线接触或多裂纹、横向裂纹均会影响磁场幅值。
(7)裂纹尺寸计算由于AC'FM理论模型侣定材料上有一个线性的均匀场，同时假定疲劳裂纱J`1形状为半椭圆形，因而检测计算所得的裂纹缺陀长度较实际的要小，实际测试时探头应放置在合适J`I位置以尽可能地保持均匀场。
交流磁场检测与涡流检测相比最人的优势在于不需要标
定，具有涂层穿透性以及可探测较深层次裂纹的民度和深度，在
定量描述上前进了一步，但是仍旧不能对材料疲劳程度进行评
估。
ACFM技术不需要测量
前的标定土作，减少了土作量，同时一提高了准确度，但
ACFM技术是建立在铁磁性材料的高磁导率这一特征
上的
六·漏磁检测
1原理
漏磁检测技术是指铁磁材料试件被磁化后，因试件表面或近表面的缺陷引起磁场畸变而在其表面形成漏磁场，人们通过检测漏磁场的变化来发现缺陷。
当用磁化器磁化被测试件时，若材料的材质是连续，均匀的，则材料中的磁感应线将被约束在材料中，被测试件表面没有磁场。但是，当材料中存在着切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷会使磁导率发生变化，由于缺陷的磁导率很小，使磁路中的磁通发生畸变，磁感应线流向会发生变化，除了部分直接通过缺陷或通过材料内部外，还有部分的磁通会泄漏到材料表面的上空，通过空气绕过缺陷再重新进入，此时会形成漏磁场，采用磁敏感传感器检测则称为漏磁检测法。
2发展
漏磁检测原理的研究开始于1966年Zatsptin和Scherbinin以裂纹缺陷表面周围磁场产生磁电荷角度将无限长裂纹看作面磁偶极子模型开始的，这种方法使人们开始逐步认识漏磁场。但这只是迈出探索的第一步，还存在着诸多的不足，正是由于他们的存在，才使得越来越多的专家学者开始涉足漏磁检测原理的研究。Lord 和 Hwang最早开始将有限元法引入到漏磁场的计算中，使得漏磁检测的理论获得了重大的进展。他们对不同形状，不同倾角缺陷以及裂纹深度和宽度对漏磁场的影响的分析为其日后在工程应用提供了可能[18]。进入 80 年代后，大量的学者开始对漏磁通检测技术加以重视，在理论模型、数值计算和实验数据分析以及测试装置方面做了大量的工作，深入分析了材料特性、磁场强度、检测组件对漏磁检测的影响。FoersterF 用实验方法重复了 Lord 和 Hwang 的研究内容，修正了 Lord 和 Hwang 关于裂纹宽度影响缺陷漏磁场的结论。Atherton 在 1987 年和 1988 年用二维有限元的方法对 Lord和 Hwang 的研究进行了改进，考虑了钢管压力对导磁率的影响，针对特定检测装置研究了磁场分布和缺陷的漏磁场，并且得出了管道检测中缺陷信号与缺陷大小的关系。Eduardo Alsthculer 在 1995 年剔除了 Foerster 研究中的不足，提出了针对钢管检测的非线性缺陷检测模型。通过有限元法可以描绘缺陷的漏磁场空间分布，采用有限元法和实验相对比，研究了漏磁场与缺陷几何参数之间的关系[19]。
近几年来，国际上对漏磁检测技术的研究日趋活跃，主要集中在漏磁信号的影响因素的分析、信号反演算法和缺陷形状重构的方面。2004 年 Gwan Soo Park 和 Sang HoPark 利用三维有限元仿真分析了漏磁检测过程中的速度效应，指出检测装置的运行速度可扭曲漏磁信号，提出了速度效应补偿方法。2006 年 Yong Li 等人利用数值仿真方法对高速运行环境下的漏磁信号做了评价，指出了检测过程中应该解决的技术问题。2002 年 Jens Haueisen 和 Ralf Unger 等人提出了最大熵、L1 和 L2 范数等线性和非线性的信号反演算法，适合于依赖漏磁检测分析数据反演计算确定缺陷区域和位置，为缺陷的检测与描述提供了强有力的手段。Pradeep Ramuhalli 和 Lalita Udpa等人提出了基于函数逼近神经网络的漏磁检测的信号反演算法， 能在噪声存在的情况下较好地重构缺陷轮廓。2004 年 Ameet Joshi 等人提出了基于自适应小波基函数神经网络的反演算法，有效预测缺陷三维轮廓。2006 年 R. Christen 和 A. Bergamini提出了基于模型特征提取结合神经网络的实用算法，用于漏磁检测中缺陷自动检测。德国无损检测与服务公司的 K. REBER 和美国 Tuboscope 管道服务公司 A.BELANGER 合作研究了漏磁检测缺陷形状尺寸重构的可靠性问题。2007 年印度学者 K.C. Hari 等人提出了一种简化的有限元仿真模型，结合遗传算法应用于试件内表面缺陷形状的重构，节省了反演计算时间，获得较好效果。2008 年加拿大学者 RezaKhalaj Amineh 等人，引入漏磁信号的切向分量，用于描述表面裂纹缺陷的方向、长度和深度[20]。

3应用
在石油工业中，石油管通常包括油管，套管，输送管和钻杆等，而利用漏磁检测技术对石油管的检测也是目前最为常用的的检测方法。
世界的主要能源石油和天然气多数采用管道运输的方式，由于运输管道埋设在地下或祼露在空气中，经常会发生腐蚀、磨损、意外损伤等原因导致的管道泄漏事故，不仅造成能源的损失，维修费用也非常高[21]。在这种背景下，国外于 20 世纪 70 年代中期开始研究一种称为“爬机(英文称作 pig)”的管道漏磁检测仪器，80 年代开始得到应用。我国对运输管道的安全也给予了高度关注。在这种情况下，我国于 80 年代中期从美国、德国等国家引入了包括漏磁检测仪器在内的各种检测设备，成立了专门的管道技术公司，并开始了相关技术的研究。进入 20 世纪 90 年代以后漏磁检测技术的应用研究在我国得到很大发展，检测对象也很快由运输管道拓展到其它方面。国内从事漏磁检测技术研究科研机构和单位很多，主要有沈阳工业大学、华中科技大学、天津大学等[22]。
对于钻杆而言，Tuboscope公司的钻杆探伤系统系列包括固定式、移动式、车载式三种。固定式钻杆检测系统可同时进行横向缺陷、壁厚变化的检测，以及钢级比较。移动式钻杆检测系统可以检测横向缺陷和壁厚损失[23]。车载式钻杆检测系统专门为野外恶劣工作环境而设计，自带发电机，可不依赖于其它条件而独立工作。OEM公司的固定式钻杆及油管探伤系统具有在线自诊断功能，专利数字信号处理技术。而其同一系列的便携式钻杆及油管探伤系统的横向缺陷和壁厚损失的覆盖率超过100%，其检测速度可达到每分钟55米。2000年，大庆石油局钻井技术服务公司投资800万元引进一套美国ICO公司的钻具检测系统正式投入运行，包括AGS5700固定式钻杆管体检测仪、SPECTZ000便携式钻杆管体检测仪、PROSPECT2000UTES超声波钻杆端区探伤仪等。系统可对管材的横向裂纹、壁厚损失、腐蚀、钢级进行检测判定[24]。在国内，合肥齐美检测设备有限公司研制出的钻杆检测系统运用漏磁与超声相结合的技术，内外缺陷检测一次完成。华中科技大学研制出EMT系列的管、杆、绳自动检测线，采用远场磁场检测技术，综合了漏磁通检测方法，实现裂纹、锈蚀、杆状磨损、壁厚减少等的综合检测[25]。
对套管、油管及小径管的无损检测技术是在漏磁探伤基础上发展起来的。在国外，同类技术发展已有十多年，已有多家公司提供系列产品，但因技术复杂、难度大、价格很高，不利于国内推广，并且尚有相当的技术难点，有待进一步解决[26]。国外开发此类技术的有 PiPetronix 公司、拉赛尔公司、阿莫科研究中心和日本钢管公司。国外 70 年代中期开始研制实用的漏磁探伤设备，以后推出了多种漏磁探伤仪，比较有名的厂家是德国的 F rster 公司和美国的 Tuboscope 公司。国内最早使用漏磁探伤仪的厂家是上海宝山钢管厂和成都无缝钢管厂。分别使用 F rster 公司和 Tuboscope 公司的产品。而后清华大学探讨了利用漏磁检测技术实现采油套管、油管高速无损探伤的研究，由这项技术构成的高速探伤仪可以通过计算机显示检测过程，显示伤信号数据。在长输管道的检测方面沈阳工业大学、合肥工业大学也作了不少研究。天津大学和南昌航空工业学院等一些研究单位都对漏磁信号的特性和处理做了大量的理论和实际研究工作。与此同时，华中科技大学在吸收国内外先进技术的基础上，不断研究，研制了初步具有自动化水平的无损检测仪器，并取得了长足的进步[27]。
漏磁检测方法适用于中小型管道的细小缺陷检测。该方法操作简单、检测速度快、检测费用较低, 对管道输送的介质不敏感, 可以进行油气水多相流管道的腐蚀检测, 可以覆盖管道的整个圆周。此外, 与常规检测方法相比, 漏磁检测具有量化检测结果、高可靠性、高效、低污染等特点[28]。漏磁检测方法以其在线检测能力强、自动化程度高等独特优点而满足管道运营中的连续性、快速性和在线检测的要求, 在管道内检测中使用极为广泛。在实际应用中, 漏磁通法检测器仍存在一些缺点。具体如下:容易产生虚假信号。漏磁通法检测器产生的信号在腐蚀不严重但边缘陡峭的局部腐蚀所产生的信号比腐蚀严重但边缘平滑的腐蚀所产生的信号强, 必须对信号进行准确解释, 以确切评价腐蚀的程度。检测灵敏度低。漏磁通法检测器的检测结果易受管材的影响, 检测精度随管壁厚度的减小而提高, 有关缺陷都能检测出来, 但不能可靠地确定缺陷的大小。不能检测轴向缺陷。漏磁通法检测器对腐蚀坑和三维机械缺陷最为敏感, 而对轴向缺陷检测有困难[29]。

4优缺点
漏磁检测法的主要特点:(l)对各种损伤均具有较高的检测速度;(2)对铁磁性材料表面、近表面、内部裂纹以及锈蚀等均可获得满意的检测效果;(3)探头装置结构简单、易于实现、成本低且操作简单;(4)由于磁性的变化易于非接触测量和实现在线实时检测，磁场信号不受被测材料表面污染状态的影响，进行检测时被测材料表面就不需清洗，因此将大大提高检测的效率，减小工作量;(5)可以实现全自动化检测，非常适合在流水线上进行质量检测和生产过程控制。
综上所述，虽然国内外众多学者在检测原理，检测电路，检测的信号处理和缺陷的智能分析以及数据处理方法上取得了很大突破但是其依然存在着很多在应用上的瓶颈，其检测灵敏度低，只能用于表面检测，而且其缺陷的量化还较为粗略，缺陷的形状特征和检测信号间还没有建立起一一对应关系，无法进行准确的量化。另外，检测数据庞大，如何进行数据的压缩和处理也是制约其应用的一大难题。

七旋转磁场检测
1原理
激励线圈中通三相正弦交流电可产生圆形旋转磁场。激励线圈产生的旋转磁场会产生沿管道周向旋转的涡流，相当于探头式涡流传感器沿管壁机械转动，所以，这种检测探头在同一位置可完成对管壁一周的检测。当管壁上存在缺陷时，管壁涡流的形态会发生变化，引起检测线圈的磁通变化，进而导致检测线圈的阻抗值变化，由此可以得到缺陷信息。这就是基于旋转磁场的涡流检测的原理。

2发展
近年来，国外无损检测的专家也开始研究旋转磁场的检测技术，Grimberg等将涡流传感器与旋转磁场联系起来，并设计出了新的涡流传感器，并且分析其可靠性[30]；Oka等设计了可应用于检测backside裂缝的旋转磁场传感器[31]；Savin给出了描述旋转磁场传感器的数学模型[32]； Haller等设计了新式旋转磁场传感器，其可用于层析成像[33]；Nestleroth等利用旋转的永磁体来产生旋转的磁场[34]。中国石油大学（华东）的李伟、陈国明等运用旋转磁场的原理，并将其融合到交流电磁场检测装置中，设计出双U型检测装置[35]；国防科技大学的罗飞路等开发了具有类似功能的复合矩形线圈检测设备并分析了旋转磁场产生机理的数学模型[36]，中国特检研究中心的邱杨等分析了旋转磁场与磁粉检测结合的检测灵敏度[37]。
从上述文献中可以看出，绝大多数利用旋转磁场的无损检测手段是针对平面工件上的缺陷进行检测，但是目前已经有国外学者开始关注旋转磁场检测在管状工件上的利用，美国密歇根州立大学的Udpa教授所在课题组的科研人员尝试将旋转磁场法应用于细小管状工件的内壁检测[38]。目前旋转磁场的无损检测技术尚处理论研究阶段，还没有应用于工程领域。

3应用
4优缺点