如果能從漏磁檢測信號中盡可能多地找到與缺陷形位特征對應(yīng)的特征參數(shù)，則可構(gòu)建出具有較強(qiáng)排他能力的評判指標(biāo)。漏磁場法向分量檢測信號波形特征中，相鄰極值間的波形與漏磁場空間分布之間的對應(yīng)關(guān)系已有較為成熟的應(yīng)用。參照相鄰極值峭度的概念，從漏磁場能級劃分角度出發(fā)，構(gòu)建檢測信號的中心斜率，提出用中心斜率區(qū)分內(nèi)、外部缺陷的方法。

一、漏磁場法向分量檢測信號的中心斜率

  與外部缺陷漏磁檢測信號相比，內(nèi)部缺陷引發(fā)的漏磁場法向分量檢測信號相鄰極值間的水平跨距Wp和峰-峰值V都有很大不同。極值間的峭度可以有效反映出兩個特征量的關(guān)ρηdd聯(lián)性，并主要應(yīng)用在判斷缺陷的深寬比方面。由于缺陷的深度會直接影響到峭度指標(biāo)的大小，因此，其不能直接應(yīng)用于缺陷位置區(qū)分。不銹鋼管內(nèi)、外部缺陷產(chǎn)生的漏磁場分布不同，如圖4-14所示，內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的漏磁場更加擴(kuò)散，而外部缺陷產(chǎn)生的漏磁場更加集中。

  漏磁場法向分量檢測信號的中心斜率與信號波形中的兩個特征參數(shù)有關(guān)，分別是檢測信號相鄰極值間的水平跨距W和峰-峰值V與“峭度”特征量有所不同，為了避免某一特征量受到形態(tài)特征影響過大而對最終的評判過程造成干擾，首先需要對其進(jìn)行規(guī)范，然后再進(jìn)一步對畸變波形特征進(jìn)行信息提取。綜上所述，基于檢測信號中畸變部分極值點(diǎn)間的垂直及水平的距離關(guān)系，定義中心斜率為

  式中，Vpp為相鄰波峰與波谷之間的垂直距離；WPP為相鄰波峰與波谷之間的水平距離；ε為調(diào)節(jié)因子。根據(jù)檢測信號的峰-峰值大小，設(shè)置調(diào)節(jié)因子ε，協(xié)助構(gòu)建最終的評判指標(biāo)αc。

  由于峭度是未加任何約束的、僅僅依靠峰值間的波形信息創(chuàng)建起來的評判參數(shù)，因此極容易受到外界干擾而導(dǎo)致最終評判結(jié)果失效，同樣也會因為缺陷形態(tài)的復(fù)雜性而使得最終評判指標(biāo)不可靠。

通過能級篩選建立起來的評判指標(biāo)，與僅靠信號波形特征構(gòu)建的峭度指標(biāo)相比，能夠反映出更多的缺陷信息。例如，根據(jù)待檢鋼管的不同壁厚值，設(shè)置一定的峰-峰值門限，參照極值間的波形特征，按式（4-1）計算得出中心斜率αc，此方法具有很好的適應(yīng)能力。

  采用外徑為88.9mm，壁厚為9.35mm的不銹鋼管做測試，人工缺陷為周向刻槽，尺寸信息見表4-2。磁敏感元件選用集成霍爾元件UGN-3503，以0.5mm的提離距離封裝于檢測探頭內(nèi)，檢測漏磁場的法向分量。為保證評判指標(biāo)的穩(wěn)定性與可靠性，在檢測過程中，檢測探頭掃查速度必須保持恒定，隨機(jī)抽取各人工缺陷對應(yīng)的檢測信號如圖4-15所示。

  漏磁場原本就是一種低能量場，造成其能量波動的因素很多，其中，位置差異造成的波動會隨著不銹鋼管壁厚的不同而變化。就內(nèi)、外部缺陷產(chǎn)生的漏磁場法向分量信號波形而言，相鄰極值間的峭度存在差別，但這種差別還可能與缺陷的寬度和走向有關(guān)。如果進(jìn)一步利用檢測信號中畸變部分的峭度信息，首先應(yīng)該觀察峰-峰值的大小，以“試探”其是否有可能來自于鋼管內(nèi)壁。此時，需要建立合適的峰-峰值門限VPP，該值可以通過分析對比試樣中的各人工缺陷的檢測信息獲得。

  VTpp值的設(shè)定與多方面因素有關(guān)，重點(diǎn)需要考慮材質(zhì)的磁特性以及鋼管壁厚兩方面因素。基于中心斜率的內(nèi)、外部缺陷區(qū)分方法是建立在漏磁檢測信號能級篩選基礎(chǔ)之上的，并以此構(gòu)造檢測信號極值特征間的斜率，即中心斜率。

  將上述試驗中各人工缺陷的Vpp值列入表4-3中，同時觀察峰-峰值與缺陷的位置特征，確定合適的門限值，構(gòu)建表達(dá)式如下：

  需要明確的一點(diǎn)是，該評判指標(biāo)在反映漏磁場空間分布特性方面，與峭度有很大的不同。一方面，中心斜率首先需要進(jìn)行峰-峰值篩選，根據(jù)檢測信號中VpP值的大小，選擇對應(yīng)的調(diào)節(jié)因子ε，因此充分考慮到了漏磁場能量大小在判定缺陷位置特征時的作用；另一方面，斜率這種包含著相鄰極值間水平特征與垂直特征兩者于一身的指標(biāo)，以其構(gòu)造成分之一-峰值作為篩選對象，為中心斜率的構(gòu)造過程提供了更多的選擇空間。由于中心斜率一部分來源于漏磁場的能量信息，而不僅僅是檢測信號的波形特征，因此對于特定材質(zhì)和壁厚的不銹鋼管，一旦中心斜率得以構(gòu)建，就可有效應(yīng)用于特定批次的不銹鋼管檢測。

  從Vpp這一指標(biāo)上來看，處于鋼管同一位置（同在外壁或內(nèi)壁）的不同深度的缺陷會產(chǎn)生不同的檢測信號峰-峰值。缺陷深度越深，檢測信號峰-峰值越大。所以，會造成處于鋼管內(nèi)壁的深度較大的裂紋產(chǎn)生的檢測信號強(qiáng)度與外部深度較小的裂紋差異不大。如深度為1.0mm的內(nèi)部裂紋檢測信號的峰-峰值為140.5mV，深度為0.5mm的外部裂紋檢測信號的峰-峰值僅為114.6mV，兩者幅值差異不大。所以，僅從檢測信號波形的峰-峰值來判斷，極有可能將值相對較大的內(nèi)部裂紋判為外部缺陷，或者將相對較淺的外部裂紋判為內(nèi)部缺陷。

  當(dāng)以中心斜率α。作為評判指標(biāo)時，0.5mm深的外部缺陷所對應(yīng)極點(diǎn)連線中心處的評判指標(biāo)值為9.5，而1.0mm深的內(nèi)部缺陷對應(yīng)值為6.38，結(jié)合其他具有不同深度的內(nèi)、外部缺陷所對應(yīng)的參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外部缺陷之間具有明顯的區(qū)分門限，而不會受到缺陷深度的影響。

  中心斜率在構(gòu)建過程中對漏磁場的能級進(jìn)行了篩選，也即，由缺陷自身形態(tài)引發(fā)的漏磁場能量波動可以被“區(qū)分對待”。與中心頻率法相比，中心斜率法的評價指標(biāo)更為靈活。這種直接對檢測信號進(jìn)行處理的區(qū)分策略計算量不大，可在鋼管漏磁檢測過程中進(jìn)行實(shí)時高效的內(nèi)、外部缺陷區(qū)分。

二、缺陷形態(tài)特征對中心斜率法的影響

  上述內(nèi)、外部缺陷評判指標(biāo)α。在構(gòu)建時是以漏磁場的能量屬性為基準(zhǔn)的，而漏磁場的能量又與多種因素有關(guān)。下面分析不銹鋼管壁厚、缺陷形狀及走向?qū)χ行男甭实挠绊憽?/span>

 1. 壁厚對αc的影響 

  當(dāng)不銹鋼管壁厚不同時，可通過調(diào)節(jié)磁化電流來確保鋼管磁化至磁飽和狀態(tài)。對于磁特性一定的材質(zhì)，處于磁飽和狀態(tài)的不同厚度鋼管具有相對一致的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因而可以在金屬損失狀況與漏磁通之間建立相對穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系。

  漏磁場能量分級門限的設(shè)定會受到管壁厚度的影響，前面對特定壁厚鋼管上的槽類人工缺陷進(jìn)行了試驗分析。對于內(nèi)部缺陷而言，漏磁通來源于鐵磁性管壁內(nèi)部，直接反映了材質(zhì)不連續(xù)對管壁內(nèi)整體磁力線的擾動情況。當(dāng)整體磁力線數(shù)量不等時，相同深度的內(nèi)部缺陷對管壁內(nèi)整體磁力線的影響程度也會有所不同。下面對不同壁厚情況下人工缺陷檢測信號的中心斜率進(jìn)行分析。

  以厚度為8.0mm、14.7mm、17.2mm的三種鋼板作為檢測試樣，在每種規(guī)格鋼板表面度不同的橫向刻槽。磁敏感元件選用集成霍爾元件UGN-3503，以0.5mm的提離值封裝于檢測探頭內(nèi)。當(dāng)鋼板以恒定速度經(jīng)過探頭時，以厚度為8.0mm的鋼板為例，隨機(jī)抽取檢測信號如圖4-16所示。

  參照不同深度人工缺陷的檢測信號值，建立鋼板人工缺陷的評判指標(biāo)參數(shù)α。，根據(jù)不同厚度的鋼板設(shè)置相應(yīng)的VPP值，如對于厚度為8.0mm的鋼板，可設(shè)置VTpp =500mV。

  式中，為中心斜率；Vpp為法向漏磁檢測信號的峰-峰值；VTP為峰-峰值門限；Wpp為相鄰極值之間的水平寬度；ε為調(diào)節(jié)因子。

  對不同厚度鋼板缺陷進(jìn)行內(nèi)、外位置區(qū)分，首先對Vor值進(jìn)行能級篩選，進(jìn)而選取不同d的調(diào)節(jié)因子e，構(gòu)建中心斜率，并計算VpP和峭度列入表4-4中。

  對比表4-4中的Vpp 峭度以及中心斜率三個評價指標(biāo)可以看出，中心斜率ac可以有效地避免缺陷深度過大或過小對位置評判的干擾。以中心斜率αc作為評判指標(biāo)的區(qū)分方法可適用于三種不同厚度的鐵磁性構(gòu)件，即通過設(shè)定統(tǒng)一的評判指標(biāo)區(qū)分門限（如20.00～30.00），可以對不同厚度鐵磁性構(gòu)件中的缺陷位置進(jìn)行區(qū)分和識別。因此，通過構(gòu)建漏磁場法向分量檢測信號的中心斜率可以區(qū)分缺陷的位置信息，并且不會受到缺陷深度變化的影響。對于不同壁厚的不銹鋼管，內(nèi)、外部缺陷區(qū)分準(zhǔn)則可以有效地統(tǒng)一起來。

 2. 缺陷形狀對αc的影響 

  從中心斜率的構(gòu)建過程可以看出，該評判指標(biāo)重點(diǎn)在于對漏磁場能級進(jìn)行篩選。不銹鋼管在生產(chǎn)和使用過程中出現(xiàn)的缺陷形狀各異，而不同形狀的缺陷在檢測空間引發(fā)的漏磁場相差很大。不通孔類缺陷雖然具有一定的深度，但它的實(shí)際材料損失量與接近深度的刻槽類缺陷相比要小得多，具有相同位置特征的刻槽與不通孔在檢測空間產(chǎn)生的漏磁量也相差較大。當(dāng)不通孔位于檢測構(gòu)件的背面時，試件中的磁力線受到缺陷引發(fā)磁通畸變而發(fā)生的整體偏移程度也就更弱。因此，常規(guī)漏磁檢測過程中經(jīng)常遇到的問題是，正面檢測較淺缺陷時容易被判別為內(nèi)部缺陷，而較深的內(nèi)部缺陷又容易被判別為較淺的外部缺陷。

  下面對不同厚度鋼板中不同深度的機(jī)加工不通孔進(jìn)行檢測試驗，其中8.0mm厚和17.2mm厚的鋼板正、反面檢測不通孔缺陷信號如圖4-17和圖4-18所示，將各人工缺陷的試驗數(shù)據(jù)及評判指標(biāo)計算列入表4-5。

  從表中可以看出，經(jīng)過能級篩選后的中心斜率表現(xiàn)出良好的區(qū)分效果，而且不通孔類缺陷的位置特征區(qū)分門限與橫向刻槽有著較好的通用性，均可采用相同的區(qū)分門限（以αc-t=20.00~30.00．00作為門限值）。因此，采用中心斜率對缺陷的位置特征進(jìn)行識別時具有較好的排他能力，而不會被缺陷形態(tài)所干擾。

 3. 缺陷走向?qū)Ζ羉的影響 

  在不銹鋼管漏磁檢測過程中，當(dāng)裂紋的走向與磁化場方向呈非垂直關(guān)系時，漏磁場空間分布特征與其檢測信號的畸變程度都會發(fā)生變化。下面介紹缺陷走向?qū)z測信號中心斜率的影響。

  同樣采用8.0mm厚的鋼板作為檢測試件，對鋼板中的人工斜向刻槽進(jìn)行正、反面漏磁檢測，提離值為0.5mm，提取缺陷漏磁場的法向分量檢測信號如圖4-19所示。將試驗結(jié)果及各種評判指標(biāo)列入表4-6。

  結(jié)合表4-4和表4-5中橫向刻槽及不通孔類缺陷的試驗數(shù)據(jù)，以8.0mm厚的鋼板試驗數(shù)據(jù)為例，從表4-6中的斜向刻槽試驗數(shù)據(jù)可以看到，中心斜率α。依然可以選用與橫向刻槽、不通孔相同的門限值（在αc-=20.00~30～30.00之間選擇）。

  在使用中心斜率法區(qū)分內(nèi)、外部缺陷時，應(yīng)確保探頭與不銹鋼管管壁充分接觸，以確保檢測信號不受提離效應(yīng)的影響。另外，在檢測過程中必須保證檢測速度恒定，因為當(dāng)采用霍爾元件作為磁敏感元件時，檢測輸出量為檢測空間內(nèi)某一點(diǎn)的絕對量值，在一定的提離距離下，其量值是一定的。然而，如果在檢測過程中速度發(fā)生變化，勢必會改變相鄰極值之間的水平距離，后期基于這兩者建立起來的中心斜率就失去了判別位置特征的可靠性。

  此外，基于檢測信號中心斜率的區(qū)分方法在使用過程中需要首先經(jīng)過大量試驗數(shù)據(jù)來分析獲得調(diào)節(jié)因子ε。當(dāng)然，對于材質(zhì)和壁厚一定的不銹鋼管，在某一磁化狀態(tài)下，調(diào)節(jié)因子是恒定的。因此，通過建立數(shù)據(jù)庫的方式可大大提高該方法的準(zhǔn)確性。