前面所述的基于中心頻率、中心斜率和數(shù)字信號差分的三種方法均屬于信號后處理方法，是對檢測結(jié)果的進一步處理。這里，介紹一種基于傳感器布置的雙層梯度檢測方法，它通過特殊的傳感器陣列布置及其處理方法來區(qū)分缺陷的位置。具體實施方法為：從冗余檢測出發(fā)，

  在法向上布置兩層陣列磁敏感元件，實現(xiàn)兩個特定間隔測點的梯度檢測，并對得到的檢測信號進行對比分析，然后利用內(nèi)、外部缺陷的檢測信號峰-峰值在提離方向上的衰減率進行評判。最后，構(gòu)建出歸一化衰減率作為評判參數(shù)來對缺陷的內(nèi)、外位置進行評判。

一、內(nèi)、外部缺陷檢測信號的提離特性和雙層梯度檢測

  當(dāng)考慮不同的傳感器提離值時，實際上檢測得到的數(shù)字信號是關(guān)于不同提離平面上的一組信號序列。如圖4-26所示，下面討論漏磁場法向分量在不同提離值h下的檢測信號峰-峰值變化規(guī)律，并將內(nèi)、外部缺陷檢測信號的峰-峰值分別記為Vinpp(h)和Vexpp(h)。

 1. Vexpp(h)和Vimpp(h)的提離特性 

   采用鋼板進行內(nèi)、外部缺陷提離特性試驗，在其表面加工人工缺陷，分別有不通孔、橫向刻槽以及斜向刻槽，如圖4-27所示。用霍爾元件拾取漏磁場法向分量，通過改變霍爾元件與鋼板表面之間的距離，即提離值h的大小，考察各人工缺陷在正面和反面檢測時信號峰-峰值的差異。鋼板漏磁檢測試驗平臺如圖4-28所示，試驗鋼板厚度、寬度和長度分別為9.6mm、100mm和1000mm，采用電火花和機械加工方法制作人工缺陷，見表4-10，刻槽長度均為40.0mm，寬度均為1.0mm。磁化器采用穿過式直流磁化線圈，確保鋼板被軸向磁化至飽和狀態(tài)。

  試驗獲得的人工缺陷正面檢測和背面檢測對應(yīng)的峰-峰值Vexpp(h)和Vinpp(h)與提離值h之間的擬合曲線簇，如圖4-29和圖4-30所示。從圖中可以看出，峰-峰值Vexpp(h)和（h）的遞減趨勢雖然相同，但兩者的變化速率則有明顯區(qū)別，內(nèi)部缺陷信號峰-峰值（h）隨提離值的增加遞減平緩，而外部缺陷信號峰-峰值Vexpp(h)）遞減陡峭，當(dāng)提離值大于1.0mm后，內(nèi)、外部缺陷信號峰-峰值均呈現(xiàn)出平緩的變化趨勢。

 2. 雙層梯度檢測方法 

   根據(jù)和Vinpp(h）提離特性的不同，提出一種雙層梯度檢測方法，即沿著相同法線方向的不同提離值處布置兩個測點，通過獲取測點處缺陷漏磁場法向分量信號峰-峰值Vpp(z)在提離方向上的衰減率作為評判指標(biāo)，也即

   其中，衰減率R實際上是利用兩測點的峰-峰值差ΔVpp(h)與兩測點的提離值差Δh之比來實現(xiàn)的。當(dāng)Δh足夠小時，可以視為函數(shù)Vpp(h)在h方向上的梯度，由于檢測元件具有一定厚度，兩個測點間的間隔不可能無限小，實際應(yīng)用中，只有當(dāng)內(nèi)、外部缺陷峰-峰值Vpp(h)）的衰減率R1a之間存在明顯差異時，才有可能有效應(yīng)用于內(nèi)、外部缺陷的區(qū)分。為便于論述，對應(yīng)于內(nèi)部缺陷和外部缺陷檢測信號，衰減率分別記為和ERdoPlyI

   從圖4-29和圖4-30中可以看出，在不同提離值下，Vexpp(和Vimpp(h)）的變化趨勢僅在一定區(qū)域具有明顯差異。在此區(qū)域，外部缺陷檢測信號峰-峰值Vexpp(h)隨提離值的增加劇烈減小，而內(nèi)部缺陷檢測信號峰-峰值Vinpp(h)）的變化程度相對緩慢。

  當(dāng)h分別取0.3mm、0.5mm、0.7mm時，將Vexpp(h)和Vimpp(h)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)提離值為0.3mm與0.7mm時，內(nèi)、外部缺陷峰-峰值衰減率有明顯差異，見表4-11。

   采用不同厚度的鋼板進一步試驗，缺陷參數(shù)和峰-峰值衰減率見表4-12～表4-15。

   通過大量對比試驗可以發(fā)現(xiàn)，提離值分別取0.3mm與0.7mm時，內(nèi)、外部缺陷衰減率差異較為穩(wěn)定，無論缺陷形態(tài)特征如何，內(nèi)、外部缺陷的衰減率均有較大差異。從上述列表中的數(shù)值可以看出，衰減率的量值并不隨缺陷的其他特征（如裂紋的走向、形狀等）的改變而發(fā)生大的變化。此外，隨著被檢測鋼板厚度的加大，內(nèi)、外部缺陷的衰減率差別更大。

二、內(nèi)、外部缺陷位置區(qū)分特征量

  對于相同尺寸的內(nèi)、外部缺陷，在不同提離位置上的兩個測點處得到的峰-峰值差值，外部缺陷信號明顯大于內(nèi)部缺陷信號。為此，提出歸一化的峰-峰值差值，同時得到歸一化衰減率Rid，即

  其中，Vpp(z)對應(yīng)外部缺陷時為，對應(yīng)內(nèi)部缺陷時為Vinpp(z)。為便于表達，將外部缺陷和內(nèi)部缺陷歸一化衰減率分別記為ERid和IRido實際檢測時，用Rid來辨別缺陷信號對應(yīng)的是外部缺陷還是內(nèi)部缺陷。

  進一步，試驗驗證將歸一化衰減率作為不銹鋼管內(nèi)、外部缺陷區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)的可行性，設(shè)計雙層霍爾元件陣列封裝檢測探頭，結(jié)構(gòu)及實物如圖4-31所示。采用厚度為0.3mm的聚甲醛片作為耐磨片，微型霍爾元件厚度為0.4mm，最終形成雙層霍爾元件相對于不銹鋼管表面提離距離分別為0.3mm和0.7mm。選用厚度為9.35mm、外徑為88.9mm的鋼管作為試件，采用電火花及機械加工方法在不銹鋼管上加工內(nèi)、外部缺陷，見表4-16，采用直流磁化線圈對鋼管進行軸向磁化，檢測速度保持穩(wěn)定。

  通過試驗數(shù)據(jù)計算歸一化衰減率，見表4-16，并繪制成如圖4-32所示的分布圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，不銹鋼管中內(nèi)、外部缺陷具有較明顯的量值差異。該方法區(qū)分正確率高，然而探頭系統(tǒng)較為復(fù)雜，需要更多的通道數(shù)來實現(xiàn)冗余檢測，因此一般用于高品質(zhì)不銹鋼管的檢測。

  內(nèi)、外部缺陷區(qū)分是不銹鋼管漏磁檢測過程中的關(guān)鍵問題，它是內(nèi)、外部缺陷實現(xiàn)一致性評判的基礎(chǔ)，也就是要求無論缺陷處于鋼管內(nèi)部還是外部，相同尺寸的缺陷經(jīng)過漏磁檢測后必須獲得相同的評價損傷量級。內(nèi)、外部缺陷區(qū)分有很多方法，如基于缺陷信號中心頻率、中心斜率和數(shù)字差分的后處理方法，以及基于雙層梯度檢測的冗余測量方法。當(dāng)然，還可與其他無損檢測方法進行聯(lián)合檢測，如漏磁檢測與渦流檢測方法，由于渦流只能檢測鋼管表面及近表面缺陷，與漏磁檢測方法聯(lián)合之后可以對缺陷的位置進行正確判斷；還有漏磁與超聲復(fù)合檢測方法，超聲檢測可根據(jù)聲波的傳遞速度和傳遞時間來判斷出缺陷位置。

  每種內(nèi)、外部缺陷區(qū)分方法都各有優(yōu)缺點，沒有一種方法可100％正確區(qū)分。在選擇缺陷區(qū)分方法時，要根據(jù)檢測要求、工件特性、缺陷類型、使用工況以及設(shè)備成本來選擇合適有效的內(nèi)、外部缺陷區(qū)分方法。