摘要
       本文主要是傳感器提離值與缺陷漏磁場的仿真研究，介紹了漏磁檢測技術的原理及其應用，給出了漏磁信號與缺陷特征所形成的線性關系，并通過ANSYS分析研究了提離值對漏磁信號的影響。
       管道漏磁檢測中，管道中的焊縫和管道異物等會引起傳感器提離值和漏磁檢測工具磁化器提離值，并且對獲得的漏磁數據有潛在影響。利用有限元仿真軟件模擬各種提離值對漏磁信號的影響。仿真結果表明傳感器提離值引起漏磁信號峰值的降低，傳感器提離值對漏磁信號峰值的影響遠大于相同大小的磁化器提離值的影響，傳感器和磁化器同時引起的提離值引起漏磁信號峰值的最大降低。正確理解提離值對漏磁信號的影響，將改善漏磁檢測的質量，并獲得對缺陷完整的評價。
       本設計的目的是為了提高油氣管道漏磁檢測的準確度，需要在確保檢測靈敏度的同時，減小傳感器與被測油氣管道表面的距離即提離值的波動影響。分析了提離值選擇的主要原則，采用ANSYS得到兩者之間的關系。

關鍵詞：漏磁檢測；提離值；漏磁；缺陷

第1章 緒論
1.1課題的來源及意義
      漏磁檢測的方法通常與渦流-微波-金屬磁記憶一起別列為電磁無損檢測方法。該方法主要應用于諸如輸油氣管-儲油罐底板-鋼絲繩-鋼板-鋼管-鋼棒-鏈條-鋼結構件-焊縫-埋地管道等鐵磁性材料表面和近表面的腐蝕-裂紋-氣孔-凹坑-夾雜等缺陷的檢測，也可用于鐵磁性材料的測厚。漏磁無損檢測技術在鋼鐵-石油-石化等領域應用較廣泛.我國各工業領域對漏磁檢測技術尚處于了解-認識-引用的初級階段，在工業上實用探傷設備的開發制造還剛剛起步，而隨著質量控制技術的發展與進步我國對于漏磁探傷設備的市場需求將越來越大。因此，縮小同國外先進的無損檢測設備制造水平的差距是當前我國無損檢測業界同仁的重要且緊迫的任務。
1．2 國內外的研究現狀
1.2.1 國內的研究現狀
      我國從90年代初對漏磁檢測技術進行了研究,于2002年研制出管道和鋼板腐蝕漏磁檢測儀,其總體技術水平落后于歐美等發達國家。近年來,在國內無損檢測工作者的共同努力下,目前已有許多的高校和研究單位在這方面取得了可喜的成果,逐步縮小了與國際水平的差距。
       國內研究漏磁檢測技術的高校主要有清華大學、華中科技大學、上海交通大學、沈陽工業大學等。其中華中科技大學的楊叔子、康宜華、武新軍等,在儲罐底板漏磁檢測研究和管道漏磁無損檢測傳感器的研制、鋼絲繩的漏磁檢測等方面進行了大量的實驗研究工作,利用ANSYS軟件分析了傳感器勵磁裝置的參數對鋼板局部磁化的影響,設計了相應的漏磁檢測傳感器等;清華大學的李路明、黃松齡等研究了管道的漏磁探傷,鐵鑄件的漏磁探傷方法,采用有限元分析法研究永磁體幾何參數對管道磁化效果的影響,分析漏磁探傷中各種量之間的數值關系,如表面裂紋寬度對漏磁場Y分量影響的問題；交直流磁化問題,針對漏磁檢測交流磁化的磁化電流頻率選擇問題,分析了磁化頻率的選取原則等等；沈陽工業大學的楊理踐等,研究了基于單片機控制系統的管道漏磁在線檢測系統,分析了小波包在管道漏磁信號分析中的應用,通過時域分析理論對管道漏磁信號進行處理;合肥工業大學的何輔云對漏磁探傷采用多路缺陷信號的滑環傳送方法并研制了在役管線漏磁無損檢測設備；上海交通大學的闕沛文、金建華等對海底管道缺陷漏磁檢測進行研究,通過小波分析對漏磁檢測信號進行去噪實驗,同時將巨磁阻傳感器應用于漏磁檢測系統,研制了適用于輸油、輸氣管道專用漏磁檢測傳感器；中原油田鉆井機械儀器研究所開發出了抽油桿井口漏磁無損檢測裝置；軍械工程學院研制的智能漏磁裂紋檢測儀,能對鋼質構件的表面和內部的裂紋進行定量檢測；中國科學院金屬研究所的蔡桂喜對磁粉和漏磁探傷對裂傷缺陷檢出能力進行了研究,用環電流模型計算了各種矩形槽形狀人工及自然缺陷產生的漏磁場,提出磁粉和漏磁兩種方法不適合開裂縫隙很窄的疲勞裂紋的檢測的結論。愛德森公司采用多信息融合技術研制成集渦流、漏磁、磁記憶、低頻電磁場于一體的便攜式檢測儀器,該儀器能同時獲取多種檢測信號,適用于流動現場的檢測。
1.2.2 國外的研究現狀
       國外對漏磁檢測技術的研究很早,Zuschlug于1933年首先提出應用磁敏傳感器測量漏磁場的思想,但直至1947年Hastings設計了第一套漏磁檢測系統,漏磁檢測才開始受到普遍的承認。20世紀50年代,西德Forster研制出產品化的漏磁探傷裝置。1965年,美國Tube scope 國際公司采用漏磁檢測裝置Linalog首次進行了管內檢測,開發了Wellcheck井口探測系統,能可靠地探測到管材內外徑上的腐蝕坑、橫向傷痕和其它類型的缺陷。1973年,英國天然氣公司采用漏磁法對其所管轄的一條直徑為600mm的天然氣管道的管壁腐蝕減薄狀況進行了在役檢測,首次引入了定量分析方法。ICO公司的EMI漏磁探傷系統通過漏磁探傷部分來檢測管體的橫向和縱向缺陷,壁厚測量結合超聲技術進行,提供完整的現場探傷。
       對于缺陷漏磁場的計算始于1966年,Shcherbinin和Zatsepin兩人采用磁偶極子模型計算表面開口的無限長裂紋,前蘇聯也于同年發表了第一篇定量分析缺陷漏磁場的論文,提出用磁偶極子、無限長磁偶極線和無限長磁偶帶來模擬工件表面的點狀陷、淺裂紋和深裂縫。之后,蘇、日、美、德、英等國相繼對這一領域開展研究,形成了兩大學派,主要為研究磁偶極子法和有限元法兩大學派。Shcherbinnin和Poshagin用磁偶極子模型計算了有限長表面開口裂紋的磁場分布。1975年,Hwang和Lord采用有限元方法對漏磁場進行分析,首次把材料內部場強和磁導率與漏磁場幅值聯系起來。Atherton把管壁坑狀缺陷漏磁場的計算和實驗測量結果聯系起來,得到了較為一致的結論。Edwards和Palaer推出了有限長開口裂紋的三維表達式,從中得出當材料的相對磁導率遠大于缺陷深寬比時,漏磁場強度與缺陷深度呈近似線性關系的結論。國內研究現狀我國從90年代初對漏磁檢測技術進行了研究,于2002年研制出管道和鋼板腐蝕漏磁檢測儀,其總體技術水平落后于歐美等發達國家。近年來,在國內無損檢測工作者的共同努力下,目前已有許多的高校和研究單位在這方面取得了可喜的成果,逐步縮小了與國際水平的差距。
1.3 本文的主要研究內容
      本文主要是傳感器提離值與缺陷漏磁場的仿真研究，介紹了漏磁檢測技術的原理及其應用，ANSYS軟件的操作和使用，并通過ANSYS分析研究了提離值對漏磁信號的影響，本設計的目的是為了提高油氣管道漏磁檢測的準確度，需要在確保檢測靈敏度的同時，減小傳感器與被測油氣管道表面的距離即提離值的波動影響。分析了提離值選擇的主要原則，通過仿真計算驗證了這種方法的效果。

第2章 漏磁無損檢測
2.1漏磁無損檢測概述
       無損檢測技術是一門新興的綜合性應用學科，它是在不破壞或不損壞被檢測對象的前提下，利用材料內部結構異常或缺陷存在所引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化，來探測各種工程材料、零部件、結構件等內部和表面缺陷，并對缺陷的，類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化作出判斷和評價。目前，常用的無損探傷方法有液體滲透檢測、磁粉檢測與漏磁檢測、聲發射檢測、射線探傷等。近年來，無損檢測技術的發展速度很快，一些無損檢測新技術如磁記憶無損檢測、紅外熱波無損檢測、超聲相控陣技術、激光無損檢測、微波無損檢測等也得到了應用。
        漏磁檢測方法通常與渦流、微波、金屬磁記憶一起被列為電磁（EM Electromagnetic)無損檢測方法。該方法主要應用于諸如輸油氣管、儲油罐底板、鋼絲繩、鋼板、鋼管、鋼棒、鏈條、鋼結構件、焊縫、埋地管道等鐵磁性材料表面和近表面的腐蝕、裂紋、氣孔、凹坑、夾雜等缺陷的檢測 ,也可用于鐵磁性材料的測厚。漏磁無損檢測技術在鋼鐵、石油、石化等領域應用較廣泛。我國各工業領域對漏磁檢測技術尚處于了解、認識、引用的初級階段 ,在工業上實用探傷設備的開發制造還剛剛起步 ,而隨著質量控制技術的發展與進步我國對于漏磁探傷設備的市場需求將越來越大。因此 ,縮小同國外先進的無損檢測設備制造水平的差距是當前我國無損檢測業界同仁的重要且緊迫的任務。  
       隨著現代科學技術的發展 ,尤其是計算機技術的發展 ,儀器的體積越來越小、處理速度越來越快、功能越來越強大。漏磁檢測理論研究及探傷系統的傳感器性能、數據處理等方面也都有很大的進步。下面就漏磁場的理論計算、各種因素和缺陷漏磁場之間的關系、漏磁檢測的磁化方法、采用的傳感器種類、檢測方式和信號處理技術分別作簡要的歸納。隨著現代各領域技術的相互交叉融入 ,各種技術相互促進發展 ,漏磁檢測技術的應用研究也必將朝著更趨于成熟、完善的方向發展。其發展趨勢有以下幾個方面 :
（1）更高的處理速度
（2）高性能傳感器及智能傳感器
（3）傳器的智能化、小型化 
（4）專家系統的融入
（5）多信息融合技術
（6）高可靠性和穩定性
（7）界面更為友好直觀
（8）操作更為簡易、快捷
（9）在線、離線檢測的機電一體化
（10）網絡技術的融入
（11）在役設備檢測信息管理跟蹤分析的研究　
2.2漏磁檢測的原理