漏磁检测与超声波检测技术应用比较

林坚

摘要：本文研究的主要目的是在社会经济与科技快速发展的背景下，明确无损检测技术的重要性。通过对比分析漏磁检测技术与超声波检测技术的原理与应用，以我国提升检测技术，进而推动国家与社会的发展。此次研究选用的是文献研究法，通过对相应文献的查找，为文章的分析提供一些理论基础。

关键词：漏磁检测;超声波检测;技术比较

前言：漏磁检测技术与超声波检测技术具有无损检测技术的直观性与便利性特点，常应用于管道检测工程中，对管道表面与内部进行全面检测。随着我国现代化建设的推进，工程建设项目日益复杂，对于检验的技术性与精密性要求也随之提高，目前亟须总结相关技术经验与理论，以提高整体检测技术水平。

1漏磁检测与超声波检测技术原理比较

1.1漏磁检测技术原理。根据钢结构建材的磁性反应，漏磁检测技术将铁磁性钢管进行磁化，利用管壁缺陷位置与正常位置的不同磁力线的布局，通过磁性传感器观测钢结构建材的漏磁场结构，感测感官内外表面结构漏出的形变磁力线信号，进而直观再现钢管病害位置与具体缺陷。当建材有缺陷时，伤病处的磁阻变大，聚集在表面的磁通向外扩张，磁力线发生弯曲并且有一部分磁力线泄漏出建材表面[1]。现阶段施工主要采用有线圈式传感器与霍尔元件式传感器作为漏磁检测技术的核心设备。

在使用线圈式传感器过程中，漏磁检测技术主要利用电磁感应原理，其具体物理公式如下：

其中N为线圈匝数，v表示线圈位移速度，G为漏磁场沿扫描方向的梯度，用公式表示为      [2]。根据电磁反应特性，使用线圈式传感器时在固定线圈匝数与运用速度的前提下，缺陷直径与深度通过磁漏输出的方式呈现。从整体而言使用线圈传感器的磁漏检测技术结构简单且使用寿命较长。

在使用霍尔元件式传感器过程中，漏磁检测技术依赖于霍尔效应，利用半导体薄片构成的电子元在薄片两面通电，应在垂直方向中产生磁场，通过薄片两侧磁场的相互作用，电动势随之产生为漏磁检测磁场供能，可以检测出待检建材区域内的磁场大小反应差异。使用霍尔传感器作为漏磁技术检测器的优势在于，在霍尔效应的支持下，该计生局可以在静止状态下完成磁场检验，对施工环境与施工进度影响较小，在磁场测试中无论面对直流或微波都能在一定程度上做出频率响应，同时该技术所产生的电动势的细节变动范围可达1000：1。对于霍尔元件式传感器而言整体传感器装置占地面积较小且较为耐用，但同时受限于内部电子元件的精密性与能耗性，在施工环境较为恶劣的场地霍尔元件传感器在检测速度与清晰度方面的优势无法得到充分發挥。

1.2超声波检测技术原理。超声波是声能的一种，在进行建材探伤过程中将超声能量注入金属建材内部结构中，利用建材截面过渡中对声音的反射特点将利用气体传播100%的反射率实现对于伤病凹陷与裂痕位置的定位与严重性的检测。在对金属管类建材进行超声波检测中，超声波由金属探头带入建材内部深处，在超声波释放后探头又起到信号接收器的作用将超声反射波进行接收，同时将信号同步传导至超声波检测设备中的荧光显示屏上，通过脉冲波形的方式直观向施工人员展示缺陷部位以及伤病大小。

2漏磁检测与超声波检测技术应用比较

2.1漏磁检测技术应用。漏磁检测技术应用时间较早，美国AMF公司率先通过推出第一台漏磁检测机器将漏磁技术应用于工程建材检测，随着现阶段工程技术的不断发展，在漏磁检测技术方面国内外皆积累了较为丰富的技术经验且检测应用范围正不断扩展。对于国内而言，经过多年来工程技术的对外开放，目前已经充分吸收相关技术经验并积极开辟国产式创新研发，在检测精度中不断获得突破。

在漏磁检测技术的实际应用中，检测精度首先与漏磁磁场的精度直接相关，由于工程施工现场中材料种类复杂多样、环境磁场边界模糊，在实际检验过程中检测磁场与环境磁场相互干扰。同时由于钢结构建材的强度要求差异，其本身建材管壁薄厚不一，这就导致了缺陷部位磁力线形变的判断情况更加复杂。此外磁漏信号的变化也受到缺陷的严重性与几何形状的影响，对于边缘陡峭的病害损伤即使本身严重性较低，陡峭的边缘也会使得磁漏磁场变化明显，进而传递出较为强烈的信号，相较于严重性较高但边缘平滑的损伤该技术中的磁场信号会产生蒙蔽性，为检测施工增加难度。为了应对以上三方面的不足，项目检测团队在使用磁漏检测技术中必须加入人工辅助测验，并结合以往经验提高检测精度。

2.2超声波检测技术应用。超声波检测技术在应用于施工建材检测前在军事与医学领域内被广泛应用，作为机械波的一类分支，超声波检测方向性与指向性较强，对于主要以固体与液体方式存在的建材其波形衰变幅度小且具有较强的穿透效果，在检测精度方面展现出独特的优势。

但超声波本质作一种声波，在检测过程中其在传播介质中的衰减和对建材内部造成的振动，直接影响了建材检测的结果。超声波振幅与强度的衰减规律如公式所示：

该公式中A与I指在平面波在某处的振幅以及强度，a表示衰减系数其其单位为dB/mm。其中a的主要影响因素为声波介质材料，建材内部晶粒越粗，声波衰减程度越明显[3]。

根据超声波的物理特性来看，超声波从液态与固态物质向空气传播会造成波形回流，因此在使用超声波作为检测技术时应尽量在固液建材与检测探头间通过耦合剂营造真空环境，出于成本与便捷性的考虑在施工中常用水充当清洁、可重复利用的耦合剂去除探头与建材间的杂质与气泡。同时由于声波探伤需要声波速度差值去表现建材伤病，因此对建材厚度也存在一定要求，受限于音波速度过薄的建材管壁存在2.5mm以上的信号盲区。其盲区的具体成因为压电晶片在传递高压脉冲加压带来的振动超声波时，由于高压脉冲缺乏由建材厚度带来的缓冲，即使在脉冲停止后压电晶片而言处于振动状态，在超声波探头的检测中形成不规律的噪声信号，对正常传输的伤病反射信号造成干扰。

3结束语

漏磁检测与超声波检测技术是无损检测技术的重要组成部分，二者在应用原理与应用实际中各有其特点。本文研究通过总结相关经验与分析理论基础，进一步明确二者的适用范围，以期为检测工程实践的综合评价提供指导，望此次研究能够得到相关学者关注，并且在此基础上进行创新研究，进而为我国相关研究发展献出绵薄之力。

参考文献：

[1]姜好，张鹏，王大庆. 超声波和漏磁检测结果的对比分析[J]. 中国安全生产科学技术，2014，10（11）：129-133.

[2]张甫伸. 漏磁检测与超声波检测技术应用比较[J]. 黑龙江冶金，2015，35（04）：51-52+55.

[3]王瑞利，李斌，高强. 漏磁检测与超声波检测技术应用比较[J]. 管道技术与设备，2006（05）：15-17.

（作者单位：上海振华重工（集团）股份有限公司）