（信号与信息处理专业论文）承压管道无盲区端头检测方法的研究.pdf

摘要 铁磁性管道系统广泛应用于冶金、石油等工业部门中，在能源的 交换和运输中起着极其重要的作用。目前，国内外对于铁磁性管道管 体已经实现自动化检测。而这些检测技术对管道端头缺陷缺乏可靠的 检测方法。 本文讨论了适用于管道端头的漏磁检测方法。首先，用有限元分 析软件建立了管道端头二维静态磁场检测模型；在此基础上对管道湍 头检测系统进行磁路设计：提出了一种管道端头的可靠的检测方法。 本文还简要介绍了系统软件的设计流程。 本文的重点在于系统的磁路设计，采用信号相关性运算比较被测 钢管信号和模板信号缩小端头盲区的“无盲区”方法。 关键词：漏磁检测，盲区，有限元分析，信号相关性，管道端头 a b s t r a c t t h ef e r r o m a g n e t i cp i p e l i n es y s t e mi sw i d e l yu s e di nt h ed e p a r t m e n to fm e t a l l u r g y ， p e t r o l e u m ，a n de t e i tp l a y sg r e a tr o l e i nt h ee x c h a n g ea n dt r a n s p o r t a t i o no fe n e r g y r e s o u r c e s a tt h ep r e s e n tt i m e ，t h ef e r r o m a g n e t i cp i p e l i n ecanb ea u t o m a t i cd e t e c t e d w h e t h e ri ns o m ef o r e i g nc o u n t r i e so ri nourc o u n t r y h o w e v e r ，t h e s ed e t e c t i n g t e c h n i q u e sc a nh a r d l yw o r kw h e ni ti su s e dt od e t e c tt h ee n do ft h ep i p e l i n e s w en e e d s o m ec r e d i b l em e t h o d st od e t e c tt h ep i p e l i n ee n d t h i sa r t i c l em a i n l yd i s c u s s e dt h em a g n e t i cf l u xl e a k a g e ( m f l ) m e t h o d sw h i c hi s s u i t a b l ef o rf e r r o m a g n e t i cp i p e l i n ee n d f i r s t l y ，t h em a g n e t i cf i e l dd e t e c t i n gm o d e l w i t ht w od i m e n s i o ni sd e s i g n e db yu s i n gt h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o d ( f e m ) s o f t w a r e ， b a s e donw h i c h ，m a g n e t i cp a t hf o rt h ed e t e c t i n gs y s t e mo ft h ep i p e l i n ee n di sd e s i g n e d ； a n dt h e nac r e d i b l ed e t e c t i n gm e t h o df o rp i p e l i n ee n di sb r o u g h tf o r w a r d i na d d i t i o n ， t h ea r t i c l eb r i e f l yi n t r o d u c e st h es o f t w a r ed e s i g nf l o wo ft h es y s t e m t h em a i np a r t so f t h ea r t i c l ea r et h ed e s i g n a t i o no f m a g n e t i cp a t hf o rt h ed e t e c t i n g s y s t e ma n dt h e n ob l i n da r e a s ”m e t h o d ，w h i c hi sb a s e d0 nt h es i g n a lr e l a t i v i t y o p e r a t i o n k e yw o r d s ：m a g n e t i cf l u xl e a k a g em e t h o d s ，b i n da r e a s ，f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s s i g n a lr e l a t i v i t y , p i p e l i n ee n d 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得金壁王些盘堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 ， 学位论文储签字：乡饧罐字嘲。年n 多户 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒壁三e 些友堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权盒 胆工些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密厉适用本授权书) 学位论文者签名 砂秀 签字日期：o f 年9 砂声 学位论文 工作单位 通讯地址 聊躲熠刁节。 签字日期：，v 年 m a t e r i a lp r o p s e l e c t r o m a g u n i t s和 u t i l i t y m e n u w o r k p l a n e l o c a lc o o r d i n a t es y s t e m s c r e a t el o c a lc s a ts p e c i f i e d l o c ) 在a n s y s 软件中，坐标系可以用来定义空间几何模型的深度和结构参数、 设置节点的自由度、定义材料特性方向，同时也可以改变图形的显示列表。在 a n s y s 中可供选择的坐标系主要有总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、单 元坐标系、显示坐标系和结果坐标系。 总体坐标系主要是用来确定几何模型的实际深度和模型的几何结构参数， 在a n s y s 5 7 中提供了三种坐标系可供选择：笛卡儿坐标系，柱坐标系和球坐 标系，这三种坐标系都是右手系，而且它们的原点也是重合的，总体坐标系是 一个绝对参考系。 由于很多有限元的分析模型结构复杂，因此在分析中需要添加一些辅助 坐标系，这种可以由用户定义的坐标系被称为局部坐标系。局部坐标系可以定 义很多个，其原点与总体坐标系也允许偏移一定的距离，它的方位也允许不同 子总体坐标系。局部坐标系可以以当前定义的工作平面的原点为中心定义，也 可以通过已有的关键点、节点或特殊点来定义。局部坐标系包括有笛卡儿坐标 系、柱坐标系、球坐标系和环坐标系四种类型，其中环坐标系比较复杂，实际 应用中一般不采用。 显示坐标系：在a n s y s 的前处理器中进行实体建模时，所建立的结构模 型可以在工作平面窗e l 中显示。在缺省配置的条件下，所建模型以笛卡儿坐标 系为总体坐标系，用户可以根据需要改变显示坐标系。 节点坐标系：a n s y s 中的节点坐标系主要是用于定义节点的自由度方向， 因此每个节点都有自己的节点坐标系。在缺省配置下，节点坐标系与总体笛卡 儿坐标系方向相同，但是在实际中，用户有时需要施加与总体坐标系方向不同 j 7 的约束和载荷，这时需要把节点坐标系旋转一定的角度。 单元坐标系：每个单元也有自己的单元坐标系，单元坐标系主要是用来规 定正交材料特性的方向，如施加表面载荷的方向和结果输出的方向，在默认的 设置下，二维或三维实体单元的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系。有 许多单元类型都可以提供选项，允许用户改变单元坐标系的方向。 结果坐标系：在a n s y s 的求解模块中，有限元分析计算的结果数据以节点 坐标系或单元坐标系为参考坐标系存放在数据库中的结果文件中，然后在后处 理模块中，系统把结果数据旋转到已激活的结果坐标系中显示。在缺省配置下， 结果坐标系就是总体笛卡儿坐标系，用户也可以将结果坐标系旋转到局部坐标 系、节点坐标系或单元坐标系下。 系统默认设置下的坐标系是总体坐标系为笛卡儿坐标系，节点坐标系和单 元坐标系平行于总体笛卡儿坐标系。所使用的是m k s 单位制( 米一安培一秒国 际单位制) 。 第二步：建立模型( 菜单操作为m a i nm e n u p r e p r o c e s s o r c r e a t e ) a n s y s 5 7 中为建立有限元模型提供了强大的功能，使工程技术人员可以方 便、准确地为实际物理系统建立有限元模型，对实际系统的结构和物质进行数 学描述。在a n s y s 5 7 中，建立有限元模型的方法有三种( 1 ) 实体建模方法；这 种方法也是最常用的方法。由于在a n s y s 5 7 中，有限元模型的几何结构的产生 和边界条件及所施加载荷的定义与有限元网格划分是分开来进行的，所以在 a n s y s 5 7 的前处理器中可以用类似于c a d 建模的方法建立实体模型，然后在实 体模型上进行边界定义和施加载荷。系统对实体模型进行网格划分产生由节点 和单元组成的有限元模型，这时边界定义和施加的载荷被转移到有限元模型上。 在这种方法所建的实体模型上可以进行自适应网格划分。实体建模方法又可以 分为两类：一类是自底向上的建棱方法，另一类是自下而上的建模方法。自底 向上的建模方法是先创建关键点，然后是线、面、体等图元。自下而上的建模 方法可以直接创建体或面这样高级的图元，建立这样图元所需的关键点和线由 系统直接定义。但是无论哪一种方法建立的实体模型都由关键点、线、面和体 等图元组成。在a n s y s 中，组成实体模型的图元具有一定的层次关系，体为最 高级图元以面为边界，面又以线为边界，线以关键点为端点。如果高级图元没 有被删除，那么组成这个高级图元的低级图元也不能被删除。( 2 ) 直接建模；这 种方法是在前处理器中直接定义节点深度和单元的大小、形状和连通性，从而 直接建立有限元模型。由于这种建模方法比较繁琐，而且又不能进行自适应网 格划分，所以在实际中除了结构简单的小模型和线模型以外极少采用这种方法。 ( 3 ) 直接输入c a d 模型；这种方法通过a n s y s 5 7 的强大接口传入c a d 模型作为 a n s y s 的实体模型，然后网格化生成有限元模型。 第三步：选择单元类型( 菜单操作为m a i nm e n u p r e p r o c e s s o r e 1 e m e n t t y p e a d d e d i t d e l e t e ) 在a n s y s 进行有限元分析时，需要定义使用到的单元类型，然后根据单元 类型配合不同的实常数产生材料类型，最后用材料类型对不同的二维或三维区 域给予定义。不同类型的材料可以属于同一个单元类型。 第四步：材料特性的定义( 菜单操作为m a i nm e n u p r e p r o c e s s o r m a i n m e n u p r e p r o c e s s o r m a t e r i a lp r o p s ) 在实体建模和设定单元类型后，如果选用的材料是分层的或者永磁体的极 性方向是任意的，那么还需说明单元坐标系。在电磁分析中，如果需要定义绞 线型线圈的几何形状和缠绕特性，还要设置实常数。 第五步：对模型中各部分赋予特性，即单元类型，材料属性( 菜单操作为 m a i nm e n u p r e p r o c e s s o r - - a t t r i b u t e s 一 p i c k e da r e a s ) 根据出现的对话框进行设置。每个区域都要指定特性。 第六步：划分网格( 菜单操作是m a i nm e n u p r e p r o c e s s o r m e s h t 0 0 1 s ) 一定要在定义了材料特性、实常数、单元类型和单元坐标系后才能划分网 格。网格划分时要注意前面所述的要求，对某些部分要加以修正和细化。 第六步：加边界条件和载荷( 菜单操作是m a i nm e n u s 0 1 u t i o n 一l o a d a p p l y ) 边界条件和载荷可以在实体模型上定义，也可以在划分网格后的有限元模 型上定义。边界条件主要有：边界与磁力线垂直；边界与磁力线平行：边界是 远场单元：边界上有外加磁场。在使用i n f i n i l o 远场单元为开放单元建模时， 需用到无限表面标志以标明哪个单元边朝向开放区域( 无限区域) 。 第七步：求解( 菜单操作是m a i nm e n u s o l u t i o f f ) 在定义了求解类型后就可以进行求解。求解类型是指求解是动态的还是静 态的。 第八步：查看求解结果( 菜单操作是u t i l i t ym a i nm e n u p l o t r e s u l t s ) 在电磁场分析中我们可以查看磁通密度、磁场强度、磁力线分布，沿某一 路径查看有关数据，如磁场强度，矢量的某一分量的数值。 最后是检查结果的正确性，保存有用的数据，以便后继研究分析。 3 2 端头和管体磁场模拟分析比较 我们将利用上述软件对端头和管体漏磁场进行分析对比，以便发现端头检 测的问题所在，并试图提出解决端头检测问题的方法。 3 2 1 分析设定 对铁磁性管道进行漏磁探伤时，所采用的磁路模型如图3 1 所示。模型上 部是磁化源，它可以是永久磁体，提供恒定不变的磁场；下部是被检测管道： 1 9 两边是高导磁材料。为便于对其进行磁场模拟分析，利用模型的面对称性，我 们可使用二维静态磁场来进行模拟分析。 图3 1 管道漏磁探伤磁路模型 对于磁化源，我们选择永久磁体，导磁材料选择软铁， x 。钢，这样在模型中存在的材料有空气、x 。钢、永久磁体、 x i ：钢：作为非线性材料，其b h 列表如表( 3 1 ) 序号h ( a m 1 ) 15 0 0 21 0 0 0 32 0 0 0 4 2 5 0 0 53 0 0 0 6 4 0 0 0 75 0 0 0 86 0 0 0 9 7 0 0 0 1 08 0 0 0 1 1 9 0 0 0 1 21 0 0 0 0 1 31 5 0 0 0 i 42 0 0 0 0 1 52 4 0 0 0 1 6 3 0 0 0 0 1 73 5 0 0 0 1 84 0 0 0 0 铁磁管道选择的是 软铁、缺陷物质。 b ( t ) 0 3 9 0 8 2 1 。3 l - 4 4 1 5 1 1 6 1 i 6 9 1 7 3 1 7 7 1 8 1 8 3 1 8 4 1 9 5 2 0 l 2 0 5 2 0 8 2 1 0 2 1 l 表( 3 1 ) x 5 2 钢的磁特性表 软铁：本课题模型中的轭铁设置的为线性材料，其相对磁导率1 8 6 0 0 0 h m ， 参考的是铁镍合金1 3 - 7 9 。 永久磁体：本课题模型中永磁体设置为线性材料，其相对磁导率为 2 0 1 0 5 h m ， 矫顽力设置为8 0 0 0 。 缺陷物质：设定为线性材料，相对磁导率为1 。 单元类形：选择p l a n e 5 3 。p l a n e 5 3 是由8 个节点围成的四边形或者6 个 节点围成的三角形，其中每个节点有4 个自由度：磁矢势( a z ) 、时间积分电势、 电流势降和电动势降。 网格化分：在进行网格化分时先采用自适应网格化( s m a r tm e s h ) ，网格 化单位为1 ，然后对缺陷处和传感器扫查的区域进一步加以细化。 对于坐标系选取，还有单位制的选取等都采用系统默认的设置。 3 2 2 管体与端头磁场分布比较 用a n s y s 建立模型如下图： 图3 2 管体与端头磁场分布比较模型 模型中a 5 区域为永久磁铁， 被测管道，a 3 为空气。 按前述步骤和设置求解后， a 1 ，a 6 ，a 7 ，a 8 为高磁导率的软铁，a 4 为 获得磁场分布图如下 2 l 图3 3 端头与管体磁力线分布比较( 磁力线数1 0 ) 可以清楚地从图中发现：管体内部磁力线基本上处于平行状态，这是漏磁 检测的一个必要条件，而端头部分磁力线则没有明显的分布规律，所以很难对 其进行漏磁检测。为了看清端头部分磁力线的分布趋势，选择磁力线数为 1 0 0 0 0 ，分析后得到下图： 图3 4 端头部分磁场分布图( 磁力线数1 0 0 0 0 ) 可以从图中看到，端头部分存在着明显的杂散磁场。 由上面的分析可以得出结论：管体检测的方法不再适合端头检测，需要一种全 新的方法来对钢管端头进行检测。 3 3 引体的引入 顾名思义，引体是一种加在管道湍头与端头对接的一种铁磁性物体。上面 的分析已经证明，管体的漏磁检测方法不再适合端头，因为管道端头磁场不在 束缚在管道壁内，而呈散射壮；同时磁靴改变了其磁力线分布，使管道内部磁 力线不再平行分布；另外，由于端头部分还存在着“尖端效应”，会产生大量的 杂散磁场。以上两点决定了常规检测方法的不可实现性。唯一可行的方法就是 把端头变成管体，采用管体检测的方法来进行检测。引体的作用就是通过与端 头对接，把端头变成管体，消除端头的尖端效应，导磁的磁靴跨过端头，放置 在引体上，如图3 5 所示： 证。 图3 5 加引体后的检测模型图 这其实从根本上解决了端头检测存在的两个难点。下面用a n s y s 来模拟分析论 3 3 1 用a n s y s 建立加引体的端头检测模型 建立模型如图3 6 所示： 图中a 6 区域为永久磁铁：a 8 ，a 9 ，a 1 1 ，a 1 2 为软铁，a 1 0 区域为引体， 与其对接的是铁磁性管道。需要指出的是，实际情况中，端头与引管的接头处， 引体与端头不会完全的零距离接触，也不会完全不接触，接触面应该是一个不 规则的曲面。 引体与钢管之间设置距离为0 1 m m ，并设置局部接触，如图3 7 所示。 图3 6 加引体后的端头检测模型 图3 7 放大后的端头与引体接头处 下面看看加了引体后钢管端头的磁力线分布情况。如图3 8 所示 图3 8 加引体端头磁力线分布图( 磁力线数10 0 ) 对比图3 3 可以看到，由于左边引体的作用，端头部分的磁力线已经基本上处 于理想的平行状态，这时对端头的检测条件实际上跟对管体检测已经十分接近。 引体的存在从某种意义上说已经把端头变成了管体。 下面对端头缺陷进行模拟分析来进一步阐述引体的作用。 3 3 2 引体引入前后端头漏磁效果比较 这里我们仅以n 2 0 缺陷检测为例。 3 3 2 1 无引体端头缺陷检测模型分析 建立无引体端头缺陷检测模型如图3 9 所示 图3 9 无引体端头缺陷检测模型 经过分析求解后得到图3 1 0 所示的漏磁效果 图3 1 0 无引体端头缺陷漏磁效果 图中可以明显的看到距离端头越近，缺陷的漏磁越不规则，传感器一般很难拾取 到图中两处缺陷的漏磁场。 3 3 2 2 加引体端头缺陷检测模型分析 对同样一根钢管端头，加引体后，建立模型如图3 1 1 所示： 图3 1 1 加引体后端头缺陷检测模型 经过分析求解后得到图所示的漏磁效果： 图3 1 2 加引体端头缺陷漏磁效果 对比上述两个模型的分析结果，可以清楚的看到，加引体的端头，缺陷在钢管表 面漏磁十分的理想，和管体的漏磁效果基本上差不多。 这里先提出一个关于引体材料属性的问题。前文提到引体是一种铁磁性材料，那 么它的磁导率到底应该设置为多少以达到端头检测效果的最优化呢? 3 3 t 3 引体的磁导率对检测效果的影响 依然以上面图3 1 1 为分析的模型。当引体磁导率设为1 8 0 0 0 ( 远大于被测钢管磁 导率) 情况下，a n s y s 分析的结果： 图3 1 3 引体磁导率为1 8 0 0 0 缺陷漏磁场效果 再看看引体磁导率为5 0 0 0 和2 0 0 0 情况下，a n s y s 求解结果 图3 1 4 引体磁导率为5 0 0 0 缺陷漏磁场效果 图3 1 5 引体磁导率为2 0 0 0 缺陷漏磁场效果 最后，再看看引体与钢管磁导率一样的情况下，所得的磁场分布图 图3 1 6 引体磁导率为1 0 0 0 缺陷漏磁场效果 模拟分析表明：引体的磁导率大小会决定检测效果的好坏。其一，引体的 磁导率越大，引体与端头接口处漏磁越小，这是有利因素；接口处漏磁越大，越 会淹没端头处缺陷漏磁。传感器扫描到的是接口漏磁信号与缺陷漏磁信号的叠 加信号，而且，接口处漏磁信号的幅度一般比缺陷信号的幅度要大，往往会导 致缺陷信号被淹没，无法进行检测；其二，引体磁导率越大，缺陷的漏磁效果 越差。这是不利因素。如果缺陷漏磁太过失真，传感器也无法拾取到缺陷信号， 造成漏检。以上两点，在端头检测的时候总是同时存在，相互矛盾，给检测工 作带来很大的麻烦。 在现场检测中，我们必须找到适合于实际情况的解决方法，比如，缺陷多 出现在离端头很近的区域，在不影响缺陷信号失真的情况下，就要考虑到适当 加大引管的磁导率，尽量消除接口漏磁的干扰；如果缺陷集中出现的区域较端 头稍远一点，可以考虑适当的减小引体的磁导率，对于检测效率都有很大的提 高。 3 3 端头各距离缺陷模拟分析及结果 以上篇幅已经论证了端头检测加引体的必要性。确实，引体在解决端头内 非轴向缺陷检测上确实起到了至关重要的作用。下面的篇幅论述的依然跟引体 相关，不过是从另外的角度。需要说明的是，为了模拟实际情况，这里引体的 磁导率与管道端头相同；检测模型里，被检测管道端头壁厚为1 0 m m ( 根据现 场直径巾1 3 9 7 m m 钢管参数) ，钢管与引体缝隙0 1 m m ，接触距离设为2 r a m ， 为了模拟分析效果明显，这里没有按照n 1 0 标准做缺陷，而采用自定义的n 2 0 缺陷。缺陷离端头距离设为1 0 r a m ，2 0 r a m 。建立模型如图：( 注：这里只考虑 外缺陷和内缺陷两个极端情况，至于端头内部缺陷，如果外缺陷内检测或内缺 陷外检测都能实现的话，内部缺陷检测则不存在问题。) 3 3 1 距端头1 0 r a m 缺陷模拟分析结果 3 3 1 1 外缺陷外壁检测模拟分析结果 基于上述模型，a n s y s 分析求解后，得到磁场分布图如下 图3 1 7 距端头1 0 m m 处缺陷检测磁场分布效果 可以看到，端头接头处的漏磁场对缺陷漏磁场有一定的干扰，近距离两者的漏磁 场有叠加，不过这对于外缺陷外检测来说影响不大。设定探头扫查路径如下： 丰半p a t hd a t as t a t u s $ p o i n tn o d e xyz 1 00 0 7 0 0 0 0 0 e - 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 e - 0 20 0 0 0 0 0 0 2oo 1 5 0 0 0 0 0 e 0 2 一o i 0 0 0 0 0 0 e - 0 20 0 0 0 0 0 0 c s 0 0 得到如图3 1 8 所示的b y 曲线。可以看到，虽然信号有叠加，但是缺陷信号的波 形基本上改变不大，能很轻易的识别缺陷信号。 图3 1 8外缺陷外壁检测b y 曲线图 采用霍尔传感器的话，这其实就是传感器所检测到的信号波形。 下面是沿所设路径的b y 值详细列表： p r 呵ta l o n gp a t hd e f i n e db yl p a t hc o m m a n d d s y s = 0 十 + p a t hv a r i a b l es u m m a r y + 十 4 s 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 e 0 3 0 3 2 0 0 0 e ，0 3 0 4 8 0 0 0 e 一0 3 0 6 4 0 0 0 e 0 3 0 8 0 0 0 0 e 0 3 0 9 6 0 0 0 e 0 3 0 11 2 0 0 e 一0 2 0 1 2 8 0 0 e 0 2 0 1 4 4 0 0 e 0 2 o 1 6 0 0 0 e 0 2 o 1 7 6 0 0 e 0 2 o 1 9 2 0 0 e 0 2 b y o 2 1 2 2 1 e 0 4 o 2 4 1 9 3 e 一0 4 0 2 7 0 4 8 e 0 4 0 2 9 7 8 0 e - 0 4 0 3 2 3 8 2 e 一0 4 0 3 4 8 4 8 e 0 4 0 3 3 0 3 6 e 0 4 0 2 6 5 6 8 e 0 4 0 2 0 2 6 5 e 0 4 0 1 4 1 3 9 e - 0 4 0 8 2 0 6 3 e 一0 5 0 2 4 8 0 7 e 0 5 o 1 2 1 6 3 e 0 4 3 1 0 2 0 8 0 0 e 0 2 0 2 2 4 0 0 e 0 2 0 2 4 0 0 0 e 0 2 0 2 5 6 0 0 e 0 2 0 2 7 2 0 0 e 0 2 0 2 8 8 0 0 e 0 2 0 3 0 4 0 0 e 0 2 0 3 2 0 0 0 e 0 2 0 3 3 6 0 0 e 0 2 0 3 5 2 0 0 e 0 2 0 3 6 8 0 0 e 0 2 0 3 8 4 0 0 e 0 2 0 4 0 0 0 0 e 0 2 0 4 1 6 0 0 e 0 2 0 4 3 2 0 0 e 0 2 0 4 4 8 0 0 e 一0 2 0 4 6 4 0 0 e 0 2 0 4 8 0 0 0 e 一0 2 0 4 9 6 0 0 e 一0 2 o 5 1 2 0 0 e 0 2 0 5 2 8 0 0 e 一0 2 0 5 4 4 0 0 e 0 2 0 5 6 0 0 0 e 一0 2 0 5 7 6 0 0 e 一0 2 0 5 9 2 0 0 e 0 2 0 6 0 8 0 0 e 0 2 0 6 2 4 0 0 e 0 2 0 6 4 0 0 0 e 0 2 0 6 5 6 0 0 e 0 2 0 6 7 2 0 0 e 0 2 0 6 8 8 0 0 e 。0 2 0 7 0 4 0 0 e 0 2 0 7 2 0 0 0 e 0 2 0 7 3 6 0 0 e 0 2 0 7 5 2 0 0 e 0 2 0 7 6 8 0 0 e 0 2 0 2 6 5 4 7 e 0 4 - 0 3 9 6 8 4 e 一0 4 0 5 1 4 7 9 e 一0 4 0 6 1 1 6 8 e 一0 4 0 6 0 9 7 5 e 0 4 0 5 9 9 3 2 e 一0 4 0 5 7 9 5 7 e 0 4 0 5 4 9 5 6 e - 0 4 0 4 6 7 4 0 e 0 4 一o 3 5l6 6 e 0 4 0 2 4 0 8 0 e 一0 4 一o 1 3 5 7 2 e 0 4 0 5 1 4 0 l e 0 5 o 5 5 2 2 4 e 一0 7 0 5 0 1 0 5 e 0 5 0 10 0 5 7 e 0 4 0 1 5 2 5 0 e 一0 4 0 2 0 7 4 8 e 0 4 0 2 6 0 6 8 e 0 4 0 31 2 2 9 e 0 4 0 3 6 2 4 8 e 0 4 0 3 4 4 9 5 e 一0 4 o 31 3 9 3 e 0 4 o 2 8 1 9 7 e 一0 4 0 2 4 9 1 0 e 一0 4 0 2 1 5 3 2 e 0 4 o 1 8 0 1 9 e 一0 4 0 1 4 3 7 7 e 一0 4 o 1 0 7 4 5 e 0 4 o 7 1 2 3 8 e 0 5 o _ 3 5 1 2 6 e 0 5 0 6 5 0 8 0 e 0 7 o 1 6 5 9 9 e 0 5 0 3 2 5 1 5 e 0 5 0 4 8 3 9 8 e 一0 5 0 6 4 2 4 8 e 0 5 0 7 8 4 0 0 e 一0 2 0 8 0 0 0 0 e 0 2 0 8 0 0 6 6 e 0 5 0 8 2 6 5 3 e 0 5 3 3 1 2 内缺陷外壁检测模拟分析结果 同样，对于上述模型，传感器沿下表路径扫查可以模拟内缺陷外壁检测 牢 半$ p a t hd a t as t a t u s 术 $ $ p o i n tn o d e xy z 100 0 7 0 0 0 0 0 e 一0 10 1 1 0 0 0 0 0 e 一0 20 0 0 0 0 0 0 2 00 1 5 0 0 0 0 0 e 一0 20 1t o o o o o e 一0 20 0 0 0 0 0 0 得到沿路径的b y 曲线如图 图3 1 9 内缺陷外壁检测b y 曲线图 c s o 0 从磁力线分布图中可以看到内缺陷与端头接头处漏磁在外表面有叠加的效果，不 过不明显，从外表面路径上b y 曲线看来也说明了这一点，内缺陷在外表面的漏磁信 号幅度明显小于接头处漏磁信号的幅度，基本上被接头处漏磁信号淹没。这是因为内 缺陷外表面漏磁信号宽而幅度小，在距离端头1 0 m m 干扰强烈的情况下，一般很难检 测到。 3 3 2 距端头2 0 m m 缺陷模拟分析结果 3 3 2 1 外缺陷外壁检测模拟分析结果 基于上述模型，a n s y s 分析求解后，得到磁场分布图如下： 图3 2 0 距端头2 0 m m 处缺陷检测磁场分布效果 设定探头扫查路径如下， 术 冰料p a t hd a t as t a t u s $ 牢 p o i n tn o d exyz lo0 1 7 0 0 0 0 0 e 一0 l 一0 1 0 0 0 0 0 0 e 一0 20 0 0 0 0 0 0 2o 0 2 5 0 0 0 0 0 e 一0 2 一o 1 0 0 0 0 0 0 e 0 20 0 0 0 0 0 0 可以得到如图3 2 l 所示的b y 曲线： 图3 2 l外缺陷外壁检测b y 曲线图 c s 0 o 下面是沿所设路径的b y 值详细列表： p r d 4 ta l o n gp a t hd e f d 妊! db yl p ：a - t hc o 心哩a n d d s y s = 0 幸 母 幸p a t h 、，r a r i a b l es u m m a r y 4+ s 0 0 0 0 0 0 1 6 0 0 0 e 0 3 0 3 2 0 0 0 e 一0 3 0 4 8 0 0 0 e 一0 3 0 6 4 0 0 0 e 一0 3 0 8 0 0 0 0 e 0 3 0 9 6 0 0 0 e 0 3 o 11 2 0 0 e 一0 2 0 1 2 8 0 0 e 一0 2 0 1 4 4 0 0 e 0 2 o 1 6 0 0 0 e 一0 2 o 17 6 0 0 e 0 2 0 1 9 2 0 0 e 0 2 0 2 0 8 0 0 e 0 2 0 2 2 4 0 0 e 0 2 0 2 4 0 0 0 e 0 2 0 2 5 6 0 0 e ，0 2 0 2 7 2 0 0 e 0 2 0 2 8 8 0 0 e 0 2 0 3 0 4 0 0 e 0 2 0 3 2 0 0 0 e 0 2 0 3 3 6 0 0 e 0 2 0 3 5 2 0 0 e 一0 2 0 3 6 8 0 0 e 一0 2 0 3 8 4 0 0 e 一0 2 0 4 0 0 0 0 e 0 2 0 4 1 6 0 0 e 0 2 0 4 3 2 0 0 e 0 2 0 4 4 8 0 0 e 0 2 0 4 6 4 0 0 e 0 2 b y 0 8 6 6 9 4 e 0 5 o 8 3 1 7 9 e 一0 5 o 8 1 6 9 l e 0 5 0 8 2 3 4 5 e 0 5 0 8 5 2 6 8 e 0 5 0 8 4 0 3 8 e 0 5 0 8 7 5 4 1 e 。0 5 0 1 0 2 5 0 e 0 4 o 1 2 9 6 7 e 一0 4 o 15 9 9 2 e 一0 4 o 18 8 3 7 e 0 4 o 2 1 6 9 4 e 一0 4 o 2 4 4 8 0 e 一0 4 0 2 7 1 9 1 e 0 4 0 2 7 9 6 4 e 一0 4 0 2 6 8 2 3 e 0 4 0 2 5 7 0 0 e 一0 4 0 2 4 5 9 6 e 0 4 0 2 31 4 8 e 0 4 o 2 1 2 8 l e 一0 4 o 1 9 3 5 7 e 0 4 0 1 7 4 8 4 e 0 4 o 1 3 2 3 6 e 一0 4 o 8 0 7 6 7 e 0 5 0 2 6 8 6 5 e 一0 5 0 2 9 1 4 5 e 0 5 0 - 2 0 1 7 6 e 0 4 0 4 3 8 6 7 e 0 4 0 6 8 9 4 2 e 0 4 o 9 5 1 1 9 e 0 4 3 5 0 4 8 0 0 0 e 0 2 0 4 9 6 0 0 e 0 2 0 5 1 2 0 0 e 一0 2 0 5 2 8 0 0 e 0 2 0 5 4 4 0 0 e 0 2 0 5 6 0 0 0 e 0 2 0 5 7 6 0 0 e 0 2 0 5 9 2 0 0 e 0 2 0 6 0 8 0 0 e 0 2 0 6 2 4 0 0 e 0 2 0 6 4 0 0 0 e 0 2 0 6 5 6 0 0 e 0 2 0 6 7 2 0 0 e 一0 2 0 6 8 8 0 0 e 0 2 0 7 0 4 0 0 e 0 2 0 7 2 0 0 0 e 0 2 0 7 3 6 0 0 e 0 2 0 7 5 2 0 0 e 一0 2 0 7 6 8 0 0 e 0 2 0 7 8 4 0 0 e 0 2 0 8 0 0 0 0 e 0 2 0 1 0 2 1 3 e 0 3 0 8 7 2 0 1 e 一0 4 0 6 5 9 9 8 e 一0 4 0 3 9 0 3 7 e 一0 4 0 6 7 9 4 6 e 0 5 o 1 3 7 0 6 e 一0 4 0 2 9 8 8 3 e 0 4 0 4 7 2 4 0 e 0 4 0 6 5 6 9 9 e 一0 4 o 8 5l8 6 e 0 4 0 8 3 0 7 7 e 0 4 0 7 0 5 5 2 e 0 4 0 5 7 4 11 e 一0 4 0 4 3 6 8 0 e 0 4 0 2 9 3 8 3 e 0 4 0 1 4 5 4 5 e 0 4 o 9 5 8 8 5 e 一0 5 o 5 7 3 6 7 e 0 5 o 1 7 4 8 3 e 一0 5 0 2 3 7 0 9 e 一0 5 0 6 6l5 4 e 0 5 3 3 2 2 内缺陷外壁检测模拟分析结果