□ 张祥兰 □ 马文进

1.吉林工业职业技术学院 吉林吉林 132013

2.吉林524厂检测中心 吉林吉林 132022

1 检测原理分析

如图1所示，用一交变磁场磁化试件的局部区域，当缺陷进入交变磁场内，会在表面产生泄漏磁场梯度异常区，采用磁敏元件检测这些磁场的畸变，就能获得缺陷信号［4］。由于试件也是良导体，在交变磁场的感应下，试件也将产生感应电流，并同时生成附加的感生磁场与原有的泄漏磁场合成复合磁场。由于交流电磁场检测法传感器与试件的耦合是以电磁波的方式传递，所以它们之间无需像超声波法要借助耦合剂，可直接穿透非导体涂层、铁锈、甚至不太厚的不锈钢覆盖层。

图1 交变磁场检测法原理

交变磁场检测法就是用磁敏元件来收集泄漏复合磁场畸变，体现出表面裂纹存在和深浅。设计好励磁器磁路和用高导磁率材料制作磁敏元件聚磁器，可以提高检测灵敏度。这是一种快速而准确地发现裂纹的方法，能对裂纹作定性和半定量评估［1］。

吉林524厂生产的某装置中的冲压类工件如图2所示，因制造工艺等原因在工件根部产生裂纹，采用交变磁场技术方法进行检测，效果非常好。

图2 根部产生裂纹的工件

2 检测探头

探头是在被检导体表面将磁学物理量转换成信号的磁敏传感器，它还包含了交流电磁场励磁器。导体上施加磁场时会出现一种物理现象：随着磁场的增减，导体的阻值也产生变化，该现象称磁阻效应，利用这种效应制成的元件称为磁敏电阻。金属和半导体材料都有磁阻效应，但半导体材料磁阻效应显著，故目前生产的磁敏电阻都是用半导体材料制成，且易于集成［2］。

过程原理是：无磁场时，元件电流密度矢量呈直线状，当磁场垂直加在元件表面时，由于霍尔效应，电流密度矢量与电场方向偏离了θ角（霍尔角），电流经过的路程就变长了，于是电阻值也就增加了。电阻增加的大小与元件的形状有关，即所谓形状效应，如图3所示。

图3 磁阻传感器的工作原理

探头可以由霍尔元件、磁阻元件或线圈等构成，为了提高探测灵敏度，选择含有集成放大器的晶片软封装器件，有利于检测精度提高。

3 对比试样制作

用于制作对比试样的试件与被探伤工件的公称尺寸相同，化学成分、表面状况及热处理状态相似，即有相似的电磁特性。对比试样上在根部开有一处环向裂纹深0.15 mm，宽0.12 mm，长4 mm；另一处环向裂纹，深0.35 mm，宽0.12 mm，长6 mm，对比试样如图4所示，对比试样根部直径为16 mm，壁厚4 mm。

图4 对比试样

4 实际检测结果及分析

工件上无缺陷的部位只产生杂波信号，1号裂纹的缺陷波形在幅值上比杂波信号波形要大 （如图5所示）。2号裂纹的缺陷波形在幅值上比1号裂纹的缺陷波形要大，其形状明显与1号波形不同。可见：1号裂纹、2号裂纹的缺陷波形在幅值上和图形形状上都可清晰辨出。

图5 1号缺陷与2号缺陷的对比图形

5 结束语

检测结果表明，采用交变磁场技术对此种情况下的工件缺陷检测是一种非常有效的方法，此方法可有效抑制提离信号，减小杂波的干扰。被检测表面不需处理，不需耦合剂等。此技术利用平面阻抗图分析，具有适用性好、检测速度快、灵敏度高、测试结果准确等特点。可非常直观地对各种信号进行分析，各种信息很便于区分。可有效地发现裂纹等缺陷，完全可应用于工程实际检测中，从而提高生产效率。

［1］ 吴前驱.表面无损检测［M］.北京：水利电力出版社，1991.

［2］ 任吉林.电磁无损检测［M］.北京：航空工业出版社，1989.