運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流磁場(chǎng)檢測(cè)中的激勵(lì)磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

李愷翔 劉潤(rùn)聰

(中國(guó)科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院,北京 101408)

在生產(chǎn)或使用過(guò)程中,薄金屬板中會(huì)產(chǎn)生微缺陷(微顆?；驓饪?,這些微缺陷的數(shù)目及尺寸決定了薄金屬板的品質(zhì),影響其使用壽命和安全系數(shù).因此,對(duì)微缺陷進(jìn)行定量和準(zhǔn)確的表征是保證薄金屬板產(chǎn)品品質(zhì)與使用安全的必要條件.電磁檢測(cè)中的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流磁場(chǎng)檢測(cè)可應(yīng)用于檢測(cè)導(dǎo)電非導(dǎo)磁材料中的缺陷.本文通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)提離距離、永磁體表面剩磁確定時(shí),永磁體尺寸與缺陷檢測(cè)信號(hào)幅值正相關(guān).另外,提出一種運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流磁場(chǎng)檢測(cè)中激勵(lì)磁場(chǎng)的優(yōu)化方法,由該方法產(chǎn)生的兩種永磁體陣列相比于同體積、同表面剩磁的簡(jiǎn)單永磁體,產(chǎn)生的缺陷檢測(cè)信號(hào)幅值更高,因而可以提高檢測(cè)的靈敏度.

1 引言

薄金屬板是一種在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的重要冶金產(chǎn)品.在生產(chǎn)或長(zhǎng)期使用過(guò)程中,薄金屬板中會(huì)產(chǎn)生缺陷[1?4],這些缺陷會(huì)損害結(jié)構(gòu)的完整性,在特定應(yīng)用場(chǎng)合導(dǎo)致事故.因此,為保證和保持材料的性能,缺陷的檢測(cè)至關(guān)重要.根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景、測(cè)量對(duì)象等要素,有多種無(wú)損檢測(cè)方法可用于檢測(cè)缺陷,如漏磁[5,6]、超聲[7,8]、光學(xué)檢查[9,10]以及渦流檢測(cè)法[11?13].

運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流磁場(chǎng)檢測(cè)(motion induced eddy current magnetic field testing,MIECMF)方法是渦流檢測(cè)法的一種,由Ramos 等[14]在2013 年首次提出.他們研究指出MIECMF 方法的靈敏度隨速度的增大而增大,因此在諸如生產(chǎn)流水線這類樣品本身在運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景下,該方法是一種非常適合的檢查方法.目前已有研究證明了MIECMF 方法檢測(cè)缺陷的有效性.Rocha 等[15]將MIECMF 方法應(yīng)用于表面和亞表面缺陷的檢測(cè),并指出在較高的速度下,較深的渦流擴(kuò)散所需的時(shí)間,也使得通過(guò)測(cè)量永磁體的運(yùn)動(dòng)距離來(lái)估計(jì)亞表面缺陷的深度成為可能.Feng 等[16]將MIECMF 方法用于檢測(cè)金屬管道中的缺陷,研究結(jié)果顯示,該方法可以用于識(shí)別管道的內(nèi)缺陷與外缺陷.Brauer 等[17]研究了應(yīng)用運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流檢測(cè)(motion induced eddy current testing,MIEC)技術(shù)評(píng)價(jià)攪拌摩擦焊接性能的方法.Yuan 等[18]通過(guò)MIECMF 方法提出了一種定量表征運(yùn)動(dòng)鐵磁材料裂紋的方法,結(jié)果指出直流電磁系統(tǒng)基于MIEC 不僅可以檢測(cè)鐵磁金屬,如軸承、齒輪等,而且可對(duì)非鐵磁金屬內(nèi)部裂縫進(jìn)行定量表征.

在一些應(yīng)用場(chǎng)景中,需要對(duì)尺寸較小的缺陷(幾十到幾百微米)進(jìn)行檢測(cè).在檢測(cè)微小缺陷時(shí),MIECMF 方法的靈敏度由于其原理受到硬件條件的限制,該方法需要激勵(lì)磁場(chǎng)的永磁體,其磁場(chǎng)比一般電磁系統(tǒng)強(qiáng),但常用的永磁體材料的表面剩磁最高也只能達(dá)到1 T 左右.永磁體表面到導(dǎo)電板之間的距離被稱為提離距離,而該參數(shù)也因傳感器或拾取線圈的尺寸和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械誤差等因素,而具有明顯的限制.此外,導(dǎo)電板的電導(dǎo)率等參數(shù)也是該方法的制約因素之一,因此優(yōu)化第一磁場(chǎng)布置是少數(shù)可行的方案.本研究的目的是在激勵(lì)磁場(chǎng)、提離距離及檢測(cè)對(duì)象電導(dǎo)率等因素確定的情況下,通過(guò)調(diào)整磁體的布置方式來(lái)提高測(cè)量方法的靈敏度.

針對(duì)MIECMF 檢測(cè)導(dǎo)電非導(dǎo)磁金屬板中微缺陷問(wèn)題,本文提出了一種第一磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.該方法不僅指出了MIECMF 方法中缺陷信號(hào)幅值的決定因素,還解釋了前人研究中對(duì)激勵(lì)磁場(chǎng)優(yōu)化嘗試面臨挑戰(zhàn)的原因,這可以為激勵(lì)磁場(chǎng)優(yōu)化提供新的思路.

2 理論與模型

2.1 MIECMF 基礎(chǔ)

MIECMF 方法基于運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流現(xiàn)象對(duì)導(dǎo)電非導(dǎo)磁材料薄板中微缺陷進(jìn)行檢測(cè)[14].如圖1 所示,其利用激勵(lì)磁場(chǎng)(一般是永磁體或通電螺線管,又稱為第一磁場(chǎng))與所檢測(cè)的導(dǎo)電板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流.由于導(dǎo)電板中存在由腐蝕導(dǎo)致的缺陷或凹坑等不連續(xù)性,其電導(dǎo)率的空間分布不均勻,會(huì)影響運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流的路徑及其產(chǎn)生的磁場(chǎng)(以下稱為第二磁場(chǎng)).通過(guò)測(cè)量材料表面附近的磁場(chǎng),可以確定缺陷的數(shù)量與尺寸.

圖1 運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流檢測(cè)原理 (a)無(wú)缺陷;(b)有缺陷Fig.1.Principle of motion induced eddy current testing: (a) Without defect;(b) with defect.

如圖1(a)所示,運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦電流是導(dǎo)電板與第一磁場(chǎng)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的,表現(xiàn)為導(dǎo)電板運(yùn)動(dòng)切割磁感線.根據(jù)電磁學(xué)原理,感生電動(dòng)勢(shì)主要集中于導(dǎo)電板內(nèi)永磁體正下方的區(qū)域,該區(qū)域的尺寸與永磁體相當(dāng),即電敏感區(qū)(electric sensing zone,ESZ).運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦電流的電流密度可通過(guò)歐姆定律求出:

其中J為電流密度,v為永磁體與導(dǎo)電板的相對(duì)速度,B為第一磁場(chǎng)的磁通密度,E為電場(chǎng)強(qiáng)度,σ為導(dǎo)電板材料的電導(dǎo)率.顯然,當(dāng)導(dǎo)電板材料固定時(shí),相對(duì)速度與第一磁場(chǎng)提供的磁通密度越大,ESZ 中電流密度越大.歐姆定律從另一角度說(shuō)明了該方法中的ESZ 等同于導(dǎo)電板中第一磁場(chǎng)磁通密度較大的區(qū)域.

當(dāng)檢測(cè)對(duì)象中的微缺陷隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí),如圖1(b)所示,由于缺陷與金屬材料的電導(dǎo)率不同,運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦電流會(huì)發(fā)生畸變.畸變后的渦電流可被視為在原始電場(chǎng)上增加了一個(gè)畸變相,用ΔJ表示.第二磁場(chǎng)的變化量可用于表征缺陷,并通過(guò)畢奧-薩伐爾定律計(jì)算:

其中dl為載流體的線元,r為電流元到磁場(chǎng)檢測(cè)點(diǎn)的徑矢,er為該徑矢的單位向量,μ0為真空磁導(dǎo)率.

2.2 建模方法

本文使用COMSOL Multiphysics[19]有限元模型元素求解器獲得數(shù)值結(jié)果.MIECMF 主要涉及電學(xué)與磁學(xué),建模和計(jì)算時(shí)有以下幾個(gè)假設(shè)與設(shè)置.

條件1在低磁雷諾數(shù)條件下,所有結(jié)果使用瞬間穩(wěn)態(tài)解.

磁雷諾數(shù)Rem是影響ESZ 區(qū)域的關(guān)鍵參數(shù)之一,定義為磁對(duì)流相與磁擴(kuò)散項(xiàng)之比,其物理意義為激勵(lì)磁場(chǎng)與感應(yīng)磁場(chǎng)之間比率的量度,磁雷諾數(shù)的表達(dá)式為

其中L為該問(wèn)題中的典型長(zhǎng)度標(biāo)度,μ為磁導(dǎo)率.Wang 等[20]研究表明低雷諾數(shù)的情況下(Rem?1),ESZ 尺寸與使用的永磁體尺寸相當(dāng).Yuan 等[18]還通過(guò)改變速度間接調(diào)整Rem的方式,觀察到相對(duì)速度增大時(shí)ESZ 會(huì)發(fā)生變形(拖拽效應(yīng)),表現(xiàn)為ESZ 沿相對(duì)速度方向發(fā)生偏移,Rem越大偏移越明顯.Brauer 等[21]指出當(dāng)Rem較大時(shí)(Rem?1),會(huì)產(chǎn)生與趨膚效應(yīng)類似的現(xiàn)象,表現(xiàn)為ESZ 的深度與相對(duì)速度為負(fù)相關(guān)關(guān)系.顯然,Rem較大時(shí),ESZ 中的電流密度會(huì)更可觀,但該情況下ESZ 的形狀更復(fù)雜,這使得渦流的計(jì)算與第二磁場(chǎng)的計(jì)算都具有一定難度.相反,Brauer 等[21,22]研究還指出低Rem時(shí),第一磁場(chǎng)可看作一個(gè)固定不變的磁場(chǎng),空間中總磁場(chǎng)的變化只由第二磁場(chǎng)變化引起,這樣既簡(jiǎn)化了第二磁場(chǎng)測(cè)量,也更有利于參數(shù)分析.

顯然,在低Rem條件下,導(dǎo)電板移動(dòng)對(duì)ESZ 區(qū)域形態(tài)的影響可忽略.導(dǎo)電板在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的每一時(shí)刻,渦電流與第二磁場(chǎng)均處于穩(wěn)態(tài).導(dǎo)電板在第一磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程的瞬態(tài)解,可視為每一時(shí)刻下穩(wěn)態(tài)解的集合.本研究采用的相對(duì)速度較小,并將導(dǎo)電板在第一磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)過(guò)程按照運(yùn)動(dòng)時(shí)間拆解成系列穩(wěn)態(tài)研究[20,22].

條件2永磁體空間區(qū)域以外部分的相對(duì)磁導(dǎo)率相同.

Marek 等[23]研究指出,微缺陷通過(guò)兩種機(jī)制造成總磁場(chǎng)發(fā)生變化: 1)由于空氣、導(dǎo)電板和微缺陷的相對(duì)磁導(dǎo)率不同,微缺陷移動(dòng)對(duì)第一磁場(chǎng)磁感線造成擾動(dòng);2)微缺陷的存在使得電導(dǎo)率不連續(xù),導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流重新分布,從而導(dǎo)致第二磁場(chǎng)發(fā)生變化.對(duì)于導(dǎo)磁材料板,第一機(jī)制為主要原因;對(duì)于非導(dǎo)磁材料板,第二機(jī)制為主要原因.

為研究非導(dǎo)磁材料中缺陷引起的空間第二磁場(chǎng)變化,需消除磁導(dǎo)率差異的影響.因此,將空氣域、導(dǎo)電板和微缺陷的相對(duì)磁導(dǎo)率設(shè)為相同值(μr=1).根據(jù)表1,該設(shè)置顯然不會(huì)引起較大誤差,該方法能消除第一磁場(chǎng)可能的變化,突出第二機(jī)制的作用,同時(shí)也簡(jiǎn)化了計(jì)算.

表1 常見物質(zhì)相對(duì)磁導(dǎo)率Table 1.Relative permeability of common materials.

條件3磁體的默認(rèn)布置方式為上下對(duì)稱.

上下對(duì)稱的永磁體設(shè)置是對(duì)于導(dǎo)電薄板(厚度遠(yuǎn)小于提離距離與永磁體尺寸),將兩個(gè)相同磁化方向的永磁體固定在導(dǎo)電薄板上下距離相等的位置,Moreau 等[24]在推導(dǎo)渦電流解析式的研究中提出了這種永磁體布置方式.該方法中整個(gè)導(dǎo)電薄板均可以視為處于圖2 中Z方向的磁場(chǎng)中,該布置方式下,導(dǎo)電薄板中渦流的Z方向分量均為零,進(jìn)而簡(jiǎn)化第二磁場(chǎng)的計(jì)算.

圖2 數(shù)學(xué)模型示意圖Fig.2.Schematic diagram of mathematical model.

根據(jù)以上假設(shè),在選定導(dǎo)電板為參考系時(shí),由于導(dǎo)電板可看作無(wú)窮大平面(實(shí)際建模中并非無(wú)窮大),雖然在模型中可設(shè)定導(dǎo)電板具有相對(duì)速度,但其空間位置不變.同樣永磁體與磁通密度探針(探針為虛擬的,非物理概念.經(jīng)檢驗(yàn),不會(huì)影響電磁場(chǎng)分布)坐標(biāo)也不變化.模擬時(shí)計(jì)算瞬時(shí)穩(wěn)態(tài)解,相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程僅有缺陷沿相對(duì)速度方向上的位置變化體現(xiàn).

本節(jié)所建立的數(shù)學(xué)模型如圖2 所示,笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在導(dǎo)電板的體心處.立方體缺陷具有固定邊長(zhǎng),且貫穿導(dǎo)電板.兩個(gè)永磁體在導(dǎo)電板上下對(duì)稱設(shè)置,稱為一個(gè)永磁體組.永磁體為邊長(zhǎng)為a的立方體,其材料選擇為BMN-35.設(shè)提離距離LD,表示導(dǎo)電板上方永磁體的下端面到導(dǎo)電板上表面的距離.磁場(chǎng)檢測(cè)的探針點(diǎn)處于永磁體軸線上,距導(dǎo)電板表面距離為0.5 mm.各部分材料的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、永磁體磁化程度以及提離距離固定,永磁體的尺寸和磁化方向可以調(diào)節(jié).

該模型中的網(wǎng)格劃分均采用自由四面體網(wǎng)格,每部分中的網(wǎng)格單元尺寸設(shè)定為該部分最小尺寸的50%—20%.其中對(duì)于中心在原點(diǎn)處、邊長(zhǎng)為40 mm 的立方體內(nèi)空氣域進(jìn)行較細(xì)化網(wǎng)格設(shè)置,以在提高求解精度的同時(shí)縮短計(jì)算時(shí)間.數(shù)值模擬部分參數(shù)見表2,模擬中所用網(wǎng)格劃分足夠多,經(jīng)檢驗(yàn)在目前基礎(chǔ)上約再增加網(wǎng)格數(shù)量的17 倍,模擬結(jié)果差異在1%以內(nèi).

表2 數(shù)值模擬部分參數(shù)Table 2.Parameters of numerical simulation.

導(dǎo)電板內(nèi)各處的電流密度在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法被準(zhǔn)確測(cè)量,但通過(guò)模擬的方法得到的電流密度分布,卻可以為第一磁場(chǎng)優(yōu)化方法提供依據(jù).導(dǎo)電板內(nèi)電流密度及缺陷信號(hào)獲得方法如圖2 所示.導(dǎo)電板內(nèi)沿X軸預(yù)設(shè)多個(gè)帶有電流密度探針的缺陷結(jié)構(gòu).在導(dǎo)電板內(nèi)部預(yù)設(shè)一些立方體型的區(qū)域,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)格劃分,而在后續(xù)模擬時(shí)根據(jù)需要將相應(yīng)區(qū)域的電導(dǎo)率設(shè)置為導(dǎo)體或缺陷.這種做法能保證在所有模擬中網(wǎng)格劃分一致,否則每次模擬網(wǎng)格劃分會(huì)因缺陷分布帶來(lái)的形貌差別而略有差異,進(jìn)而帶來(lái)模擬誤差.在上述立方體區(qū)域內(nèi)設(shè)置電流密度探針,且僅在導(dǎo)電板內(nèi)無(wú)缺陷時(shí)啟用,從而得到缺陷路徑上的電流密度分布.在與后續(xù)實(shí)驗(yàn)中磁場(chǎng)傳感器處設(shè)置磁通密度探針,且僅在導(dǎo)電板內(nèi)存在缺陷時(shí)啟用,從而得到缺陷引起的第二磁場(chǎng)變化.

2.3 ESZ 對(duì)缺陷信號(hào)的影響

本節(jié)討論缺陷信號(hào)與永磁體尺寸的關(guān)系.原理上是由永磁體與導(dǎo)電板相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生渦電流,再由渦電流產(chǎn)生第二磁場(chǎng),因此分兩步討論: 即先討論ESZ 中的感應(yīng)電流和永磁體尺寸關(guān)系,再討論ESZ 中的感應(yīng)電流和缺陷信號(hào)關(guān)系.

2.3.1 永磁體尺寸對(duì)ESZ 的影響

首先研究當(dāng)導(dǎo)電板中沒(méi)有缺陷時(shí),永磁體尺寸與ESZ 中電流的關(guān)系.設(shè)相對(duì)速度v=0.5 m/s,沿X正半軸,提離距離LD=1 mm,永磁體剩余磁通方向ez=1 ,控制永磁體邊長(zhǎng)a為變量,a=1,2,4,6,8 和10 mm.缺陷移動(dòng)路徑上各點(diǎn)處電流密度的Y方向分量的變化如圖3 所示,其中每個(gè)負(fù)峰的寬度體現(xiàn)了該情況下ESZ 的尺寸.顯然,在永磁體尺寸a從1 mm 增至10 mm 過(guò)程中,ESZ 尺寸增大,且ESZ 中電流密度模增大.此外還可以明顯觀察到,電流密度的Y方向分量在ESZ 內(nèi)外方向相反.

圖3 永磁體尺寸對(duì)缺陷運(yùn)動(dòng)路徑上各點(diǎn)處電流密度的Y 方向分量的影響Fig.3.Influence of permanent magnet size on the Y-direction component of current density at each point on the defect motion path.

永磁體與原點(diǎn)處電流密度模的關(guān)系如圖4 所示,顯然兩者為正相關(guān)關(guān)系.考慮到模擬中提離距離設(shè)置為1 mm,當(dāng)永磁體尺寸接近10 mm 或更大時(shí),原點(diǎn)處的電流密度模達(dá)到該方法的極限.換言之,當(dāng)永磁體尺寸達(dá)到提離距離的10 倍之后,繼續(xù)增大永磁體尺寸,原點(diǎn)處電流密度模不再有明顯增長(zhǎng).這主要是因?yàn)楫?dāng)永磁體尺寸達(dá)到提離距離的10 倍之后,繼續(xù)增大永磁體尺寸,原點(diǎn)處電流密度模不再有明顯增長(zhǎng),如圖5 所示.分析認(rèn)為,隨著永磁體的增大,原點(diǎn)處的第一磁場(chǎng)Z方向分量BZ不再有明顯增長(zhǎng).永磁體尺寸增大,原點(diǎn)處磁通密度的Z方向分量趨于表磁,這也決定了電流密度的上限.

圖4 永磁體尺寸與原點(diǎn)處電流密度模的關(guān)系Fig.4.Relationship between permanent magnet size and current density mode at the origin.

圖5 永磁體尺寸與原點(diǎn)處第一磁場(chǎng)Z 方向分量的關(guān)系Fig.5.Relationship between permanent magnet size and Z direction component of the first magnetic field at the origin.

對(duì)圖3 和圖4 中電流密度模的量級(jí)需進(jìn)行驗(yàn)算.在驗(yàn)算過(guò)程中,為方便起見只驗(yàn)算(1)式中括號(hào)里B×v項(xiàng).為貼合實(shí)際,采用工業(yè)中更實(shí)用的銅電阻率(ρ=1.75×10–8Ω·m).則銅電導(dǎo)率σ=5.7×107S/m,速度v=0.5 m/s.而磁通密度B,可以從模擬結(jié)果中得到.在沒(méi)有導(dǎo)電板與缺陷的情況下,模擬得到原點(diǎn)處Z方向的磁通密度分量BZ約為0.8 T.如表2 所列,在模擬過(guò)程中永磁體的剩余磁通密度僅由材料BMN-35 決定,為更好地重復(fù)該模擬,故沒(méi)有修改Comsol 軟件的材料庫(kù).BZ的取值由永磁體的材料與相對(duì)位置決定.

將以上數(shù)據(jù)代入,確實(shí)可以得到該電流密度為106—107A/m2.模擬結(jié)果依然合理,因?yàn)槟M中所用的0.8 T 是一個(gè)日常環(huán)境中很強(qiáng)的磁場(chǎng),對(duì)于永磁體來(lái)說(shuō)只有在其近表面磁場(chǎng)才能達(dá)到該強(qiáng)度.且后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),雖然其電流密度模很大,但對(duì)應(yīng)的電勢(shì)差其實(shí)很小(在mV 量級(jí)),而這個(gè)看似很大的電流密度模,由于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)故在導(dǎo)體的每個(gè)區(qū)域作用的時(shí)間也很短,不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生明顯影響.因此這個(gè)結(jié)果是合理的.

而缺陷移動(dòng)路徑上各點(diǎn)處電流密度的X方向分量,其電流密度模遠(yuǎn)小于Y方向分量且規(guī)律不明顯.根據(jù)系統(tǒng)的對(duì)稱性,理論上在X軸線上也不存在X方向的電流,故此X方向的電流分量為計(jì)算誤差.該誤差絕對(duì)量隨永磁體尺寸的增大而略有增大,這是由Y方向分量的增大導(dǎo)致.

2.3.2 永磁體尺寸對(duì)缺陷信號(hào)的影響

為研究永磁體尺寸a與缺陷信號(hào)的關(guān)系,在上述模擬參數(shù)不變的情況下,引入帶有微缺陷的導(dǎo)電板.在a取相同變量值時(shí)分別進(jìn)行模擬得出缺陷信號(hào),其結(jié)果表示為缺陷移動(dòng)位置X與點(diǎn)探針處磁通密度在X方向的變化量ΔBx曲線,如圖6 所示.顯然,永磁體尺寸與缺陷信號(hào)的幅值為正相關(guān),且永磁體尺寸增大到一定值后,繼續(xù)增大永磁體尺寸,缺陷信號(hào)幅值的提升將不再顯著.

圖6 缺陷移動(dòng)位置X 與點(diǎn)探針處磁通密度的X 方向變化量曲線Fig.6.Curve of defect moving position X and X direction change of magnetic flux density at point probe.

使用相同方法得到缺陷移動(dòng)位置X與點(diǎn)探針處磁通密度的Y方向變化量ΔBy曲線.由于探針處磁通密度的Y方向變化量ΔBy的絕對(duì)量遠(yuǎn)小于ΔBx,且理論上該方向的磁場(chǎng)變化為零,因此在實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)將傳感器敏感方向設(shè)置在X方向,以探針處磁通密度在X方向的變化量ΔBx表征缺陷尺寸.需要指出的是,在前人的研究中可以測(cè)得Y方向上微小的磁場(chǎng)變化[18].這是由于實(shí)驗(yàn)中,缺陷并不是嚴(yán)格從探針點(diǎn)下方經(jīng)過(guò).

對(duì)比以上結(jié)果不難看出,第二磁場(chǎng)在垂直于ESZ 中電流密度分量較大的方向上的變化量更大,其原因也可由畢奧-薩伐爾定律解釋.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該將傳感器的敏感方向更多地設(shè)置在該方向上.

綜上,得到永磁體尺寸與ESZ 中電流密度的關(guān)系,也得到了永磁體尺寸與缺陷信號(hào)關(guān)系.考慮到測(cè)量原理,改變永磁體尺寸其實(shí)是改變渦電流,因此考慮原點(diǎn)處電流密度模與缺陷信號(hào)幅值的關(guān)系.之所以選擇在原點(diǎn)處,是因?yàn)? 1)低磁雷諾數(shù)的情況下,相對(duì)速度對(duì)ESZ 形狀影響不大.由2.3.1 節(jié)結(jié)果可知,ESZ 在永磁體區(qū)域正下方.2)原點(diǎn)距離探針點(diǎn)距離最近,則原點(diǎn)處的渦流與探針點(diǎn)處的第二磁場(chǎng)變化量相關(guān)性最大.

如圖7 所示,顯然原點(diǎn)處電流密度模與第二磁場(chǎng)變化幅值呈線性關(guān)系,則可以認(rèn)為: 在提離距離、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度與傳感器位置等條件確定時(shí),缺陷信號(hào)的幅值僅由原點(diǎn)處原始電流密度在Y方向的分量決定.換言之,提高原點(diǎn)處原始電流密度就能有效提高缺陷信號(hào)的幅值,進(jìn)而提高M(jìn)IECMF方法的檢測(cè)能力.注意,在這里假設(shè)缺陷尺寸與提離距離相當(dāng)或更小,若缺陷尺寸較提離距離更大,則在考慮渦電流時(shí)也需要考慮更大范圍.

圖7 原點(diǎn)處電流密度模與信號(hào)幅值關(guān)系Fig.7.Relation between current density mode at origin and signal amplitude.

2.4 缺陷信號(hào)取決于第一磁場(chǎng)設(shè)置

基于2.3.2 節(jié)中的結(jié)論,在永磁體尺寸外探索第一磁場(chǎng)設(shè)置方式優(yōu)化的可能.本節(jié)研究方法是對(duì)于不同空間位置永磁體微分單元,考察其對(duì)原點(diǎn)處電勢(shì)與電流密度在X和Y方向分量的貢獻(xiàn),并以此得出第一磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)置.圖8 為一個(gè)微分單元,其幾何形狀為貫穿永磁體區(qū)域的圓柱狀體積元.

圖8 微分單元選取示意圖Fig.8.Schematic diagram of differential unit selection.

各永磁體微分單元的貢獻(xiàn)獲得方法為: 永磁體區(qū)域內(nèi)磁導(dǎo)率固定.僅將該區(qū)域內(nèi)的某個(gè)微分單元磁化,而同為永磁體區(qū)域、微分單元之外的部分設(shè)為沒(méi)有磁化.在上述條件下,計(jì)算出在導(dǎo)電板內(nèi)產(chǎn)生的渦流在原點(diǎn)處的電流密度與電壓,即為該永磁體微分單元的貢獻(xiàn).在計(jì)算電勢(shì)時(shí),選取邊緣處為電勢(shì)參照點(diǎn),電勢(shì)為零.

依據(jù)磁場(chǎng)、電場(chǎng)服從矢量疊加原理,電勢(shì)服從代數(shù)原理疊加以及電勢(shì)的唯一性定理,顯然各微分單元永磁體產(chǎn)生的電場(chǎng)服從上述疊加原理.對(duì)永磁體的微分操作不會(huì)引起電場(chǎng)畸變.

2.4.1 貢獻(xiàn)計(jì)算

對(duì)于每個(gè)永磁體單元,其產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流在原點(diǎn)處的電勢(shì)與電流密度在X和Y方向分量,取決于該單元所處的空間位置.在邊長(zhǎng)a=10 mm的立方形永磁體(剩余磁通方向ez=1)中,取半徑為0.5 mm,高為10 mm 的多個(gè)圓柱狀微分單元(各微分單元間無(wú)重合體積),分別模擬每個(gè)微分單元產(chǎn)生的渦電流,并依據(jù)該渦電流在原點(diǎn)處的X方向電流密度分量、Y方向電流密度分量與電勢(shì)的不同情況對(duì)整個(gè)永磁體進(jìn)行劃分,其結(jié)果如圖9所示.

圖9 永磁體依據(jù)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流在原點(diǎn)處的電勢(shì)與電流密度貢獻(xiàn)分區(qū),圖中假設(shè)永磁體磁化方向?yàn)?eZ 方向,即永磁體N 級(jí)為Z+方向,導(dǎo)體板運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閄+方向Fig.9.Permanent magnet is divided according to the potential and current density contribution of the motion induced eddy current at the origin.In the figure,it is assumed that the magnetization direction of the permanent magnet is eZ direction,that is,the permanent magnet N is Z+direction,and the movement direction of the conductor plate is X+direction.

根據(jù)圖9 中的結(jié)果,不難發(fā)現(xiàn)永磁體各單元產(chǎn)生的渦流之間存在“相互部分抵消”的情況.如標(biāo)記區(qū)域①產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流,其在原點(diǎn)處電流密度的X分量為負(fù),而區(qū)域②則為正,這就使得永磁體各部分之間產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦電流的效果相互部分抵消.則根據(jù)圖9 中的結(jié)果,可選定電勢(shì)或某方向電流密度分量為標(biāo)準(zhǔn),將貢獻(xiàn)為負(fù)的區(qū)域的磁化方向反向設(shè)置,從而使得永磁體陣列整體產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦電流場(chǎng)在原點(diǎn)處的電勢(shì)或電流密度在某方向的分量增大,通過(guò)抑制“相互部分抵消”的情況以提高電流密度,進(jìn)而得到幅值更大的缺陷信號(hào).

將圖9 中Y方向電流密度分量為負(fù)值部分的磁化方向反向設(shè)置得到圖10(b),為聚Y方向電流設(shè)置.將圖9 中X方向電流密度分量為負(fù)值部分的磁化方向反向設(shè)置得到圖10(c),為聚X方向電流設(shè)置.將圖9 中電勢(shì)為負(fù)值部分的磁化方向反向設(shè)置得到圖10(d),為聚集電勢(shì)設(shè)置.其中聚集電勢(shì)設(shè)置下的永磁體與Rocha 等[19]研究中的永磁體設(shè)置十分類似,后面也會(huì)討論這種設(shè)置方式在提高缺陷信號(hào)幅值時(shí)遇到挑戰(zhàn)的原因.而聚X方向電流設(shè)置下的永磁體與Feng 等[25]研究的永磁體設(shè)置十分類似.

圖10 第一磁場(chǎng)設(shè)置 (a)原始設(shè)置;(b)聚Y 方向電流設(shè)置;(c)聚X 方向電流設(shè)置;(d)聚集電勢(shì)設(shè)置(表面剩磁方向平行于Z 軸;導(dǎo)電板相對(duì)速度方向平行于X 軸)Fig.10.Setting of the first magnetic field: (a) Original pattern;(b) pattern focusing current in Y direction;(c) pattern focusing current in X direction;(d) pattern focusing potential (The direction of surface remanence is parallel to the Z-axis;the relative velocity direction is parallel to the X-axis).

2.4.2 多種第一磁場(chǎng)設(shè)置下的渦電流分析

本部分建立的數(shù)學(xué)模型與2.3 節(jié)相同.考慮2.3.2 節(jié)中a=8 mm 與a=10 mm 時(shí)缺陷信號(hào)幅值提升不大,因而本節(jié)采用2.3 節(jié)永磁體尺寸的最大值a=10 mm 的情況,分別對(duì)2.4.1 節(jié)中3 種永磁體陣列形式的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦電流場(chǎng)與簡(jiǎn)單永磁體設(shè)置(以下簡(jiǎn)稱原始設(shè)置)的差異,以及缺陷信號(hào)的改變.3 種永磁體設(shè)置產(chǎn)生的渦電流均需要與原始設(shè)置,即圖11(a)部分,在原點(diǎn)處的Y方向電流密度()作比較從而初步確定該方法對(duì)渦流場(chǎng)優(yōu)化的程度.表3 列出了以上電流密度比較與原點(diǎn)處電勢(shì)的模擬結(jié)果.

表3 數(shù)值模擬結(jié)果Table 3.List of numerical simulation results.

圖11 原始及3 種優(yōu)化設(shè)置渦電流場(chǎng)電流密度分布Fig.11.Eddy current field current density distribution of original and three optimized patterns.

圖11(b)為聚Y方向電流設(shè)置下的渦電流場(chǎng),電流密度分布圖中的紅色區(qū)域可視為該設(shè)置下的ESZ 區(qū)域,其區(qū)域面積約為原始設(shè)置ESZ 面積的1/8,且原點(diǎn)處電流密度在Y方向的分量比原始設(shè)置情況下提高了38%.此外,其電流密度分布圖中主要由3 條主要的電流組成,中間的、經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的電流主要方向平行于Y軸正半軸;兩側(cè)的電流主要方向與之相反,電流密度也遠(yuǎn)不及中間電流.聚Y方向電流設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于抑制了永磁體各單元產(chǎn)生的渦電流在原點(diǎn)處Y方向分量相互抵消的作用,從而有力提高了原點(diǎn)處Y方向的電流密度.

圖11(c)為聚X方向電流設(shè)置下的渦電流場(chǎng),電流密度分布圖中的紅色區(qū)域可視為該設(shè)置下的ESZ 區(qū)域,其區(qū)域的面積約為原始設(shè)置ESZ 面積的1/10.且原點(diǎn)處電流密度在X方向的分量比原始設(shè)置情況下提高了54%.聚X方向電流設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于抑制了永磁體各單元產(chǎn)生的渦電流在原點(diǎn)處X方向分量相互抵消的作用,從而有力提高了原點(diǎn)處X方向的電流密度.

從圖12 也可觀察到,當(dāng)不同表面剩余磁通方向永磁體部分的邊界與相對(duì)速度平行時(shí),便會(huì)在導(dǎo)電板中與該邊界對(duì)于的位置形成至少一個(gè)電勢(shì)極點(diǎn).聚X方向電流設(shè)置具有兩個(gè)表面剩余磁通方向相反的邊界與相對(duì)速度方向平行,故其形成兩個(gè)電勢(shì)極點(diǎn),并在電勢(shì)極點(diǎn)之間形成了ESZ.

圖12 原始及3 種優(yōu)化設(shè)置渦電流場(chǎng)等勢(shì)線分布Fig.12.Equipotential distribution of eddy current field in the original and three optimized patterns.

圖11(d)為聚集電勢(shì)設(shè)置下的渦電流場(chǎng).很明顯,聚集電勢(shì)設(shè)置中只存在一個(gè)平行于相對(duì)速度方向的剩余磁通方向相反邊界.故其只在原點(diǎn)處形成一個(gè)電勢(shì)極點(diǎn),但理論上電勢(shì)極點(diǎn)處的電流密度模為零.則當(dāng)缺陷接近電勢(shì)極點(diǎn)時(shí),缺陷對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流的影響可忽略不計(jì).因而缺陷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只在電勢(shì)極點(diǎn)旁的兩個(gè)ESZ 中對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流具有較明顯的影響.在每個(gè)ESZ 中,電流密度主要平行于X方向,且電流密度在X方向的分量略小于原始設(shè)置.

2.5 缺陷信號(hào)取決于第一磁場(chǎng)設(shè)置

根據(jù)2.3 節(jié)的結(jié)論,由于原始設(shè)置的第二磁場(chǎng)磁通變化量的X方向分量明顯大于Y方向分量,因而取缺陷信號(hào)標(biāo)表示為.聚Y方向電流設(shè)置的第二磁場(chǎng)磁通變化量的X方向分量明顯大于Y方向分量,因而取缺陷信號(hào)表示為.聚X方向電流設(shè)置的第二磁場(chǎng)磁通變化量的Y方向分量明顯大于X方向分量,因而取缺陷信號(hào)標(biāo)表示為.模擬結(jié)果如圖13 所示.表4 給出了該模擬結(jié)構(gòu)的尺寸與位置參數(shù).

表4 模擬部分參數(shù)Table 4.Parameter of simulation part.

圖13 各永磁體設(shè)置下的缺陷信號(hào)Fig.13.Defect signal at each permanent magnet patterns.

與2.4.2 節(jié)推測(cè)的結(jié)果基本一致,由于聚X和聚Y方向電流設(shè)置下的渦電流場(chǎng)在原點(diǎn)處的電流密度模大于原始設(shè)置,聚X和聚Y方向電流設(shè)置產(chǎn)生的缺陷信號(hào)大于原始設(shè)置.其中相較于原始設(shè)置下的缺陷信號(hào)幅值,聚Y方向電流設(shè)置將幅值提高到132%,聚X方向電流設(shè)置將幅值提高到141%.考慮圖11 中,聚集電勢(shì)設(shè)置下的ESZ 不在電勢(shì)極點(diǎn)附近,而是處于永磁體投影輪廓線上.故對(duì)于聚集電勢(shì)設(shè)置下的缺陷信號(hào)需要分別在兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)處獲得并對(duì)比:P原點(diǎn)正上方;Q坐標(biāo)點(diǎn)(10,0,0)處的正上方.兩檢測(cè)點(diǎn)距導(dǎo)電板表面的距離均為0.5 mm.

在檢測(cè)點(diǎn)P處,聚集電勢(shì)設(shè)置情況第二磁場(chǎng)磁通變化量的X與Y方向分量都較小,故采用Y方向分量,取缺陷信號(hào)標(biāo)表示為.由圖13可以看出,聚集電勢(shì)設(shè)置下的檢測(cè)點(diǎn)P處第二磁場(chǎng)基本不變化,這也證明了該設(shè)置產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦電流在原點(diǎn)附近確實(shí)具有很高的穩(wěn)定性.在檢測(cè)點(diǎn)Q處,ESZ 中電流密度主要為X方向,因而該點(diǎn)處的第二磁場(chǎng)磁通變化量的Y方向分量明顯大于X方向分量.因而取缺陷信號(hào)表示為Max.聚集電勢(shì)設(shè)置將幅值降低到92%.這與Rocha 等[19]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致.考慮缺陷脈寬的不同可以觀察到,聚Y方向電流設(shè)置并沒(méi)有明顯使缺陷信號(hào)脈寬產(chǎn)生變化,而聚X方向電流設(shè)置與聚集電勢(shì)設(shè)置卻使得缺陷信號(hào)的脈寬增大.這是由于聚X方向電流設(shè)置的ESZ 中的電流方向與缺陷運(yùn)動(dòng)軌跡相平行所致.

3 實(shí)驗(yàn)方法

缺陷信號(hào)依賴于ESZ 的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)和模擬部分2.3 節(jié)相似.同時(shí)為消除多永磁體之間由于退磁水平不同引入的誤差,實(shí)驗(yàn)部分使用一個(gè)原始永磁體來(lái)代替模擬中的一組.為了減少振動(dòng)對(duì)信號(hào)測(cè)量產(chǎn)生的噪聲,實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)電板采用旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)方式.實(shí)驗(yàn)中缺陷距離圓盤邊緣較近,主要考慮到在越是邊緣的區(qū)域其運(yùn)動(dòng)方式就越接近平動(dòng).實(shí)際測(cè)量時(shí),永磁體下方被圓盤完全覆蓋,即ESZ 并未達(dá)到邊緣.從文獻(xiàn)[20]與本文邏輯的角度,邊緣效應(yīng)會(huì)存在部分影響,但在圖11 可以看到,在導(dǎo)體上磁體正下方以外的區(qū)域,其感應(yīng)渦電流相比于磁體正下方區(qū)域很弱且衰減較快.因此可以認(rèn)為這種影響是可忽略的.導(dǎo)電板內(nèi)存在微缺陷(其直徑為D),不同尺寸缺陷的中心距離導(dǎo)電板圓心距離均為55 mm(忽略加工誤差).導(dǎo)電板轉(zhuǎn)速為37 r/min,缺陷位置速度為0.2 m/s.

表5 列出了本部分對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù).由于小尺寸永磁體在實(shí)驗(yàn)中難以準(zhǔn)確控制其相對(duì)位置,故采用a=5,10,20 mm 的永磁體.實(shí)驗(yàn)中使用的傳感器為通用多功能線性TMR 傳感器(多維科技公司,TMR2104),該傳感器具有較高的靈敏度(3.1 mV·V–1·Oe–1),其可將所在處的磁通密度變化(第二磁場(chǎng)變化)表示為輸出電壓V變化.

表5 實(shí)驗(yàn)參數(shù)Table 5.List of experimental parameters.

缺陷信號(hào)取決于永磁體設(shè)置的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)與上文相同,如圖14 所示.實(shí)驗(yàn)所用的傳感器貼附于永磁體上表面,處于旋轉(zhuǎn)銅盤與永磁體之間.實(shí)驗(yàn)控制變量?jī)H為永磁體結(jié)構(gòu),如圖15 所示,3 種設(shè)置的永磁體尺寸均為20 mm.分別測(cè)量了原始設(shè)置、聚Y方向電流設(shè)置與聚X方向電流設(shè)置三類永磁體下,銅盤中缺陷所產(chǎn)生的第二磁場(chǎng)信號(hào).

圖14 實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)Fig.14.Experimental structure.

圖15 三種永磁體設(shè)置Fig.15.Three permanent magnet settings.

4 結(jié)果與討論

4.1 缺陷信號(hào)依賴于ESZ

缺陷信號(hào)依賴于ESZ 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖16 所示.實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果在變化趨勢(shì)上具有較好的一致性.增大永磁體尺寸可以提高運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流缺陷信號(hào)的幅值.a=10 mm 相比a=5 mm 的永磁體,信號(hào)幅值提高55%—82%.a=20 mm 相比a=5 mm 的永磁體,信號(hào)幅值提高105%—123%.并且隨a的增大,缺陷信號(hào)增長(zhǎng)率變小,這也與模擬呈現(xiàn)的趨勢(shì)相同.實(shí)驗(yàn)與模擬部分缺陷信號(hào)的脈寬方面存在一定差別.原因可能有: 1)模擬與實(shí)驗(yàn)部分的缺陷形狀不相同.即模擬的邊界條件與實(shí)驗(yàn)存在部分差別,相應(yīng)的缺陷信號(hào)幅值存在差異.2)實(shí)驗(yàn)中,轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電板不是絕對(duì)水平,因而會(huì)是提離距離發(fā)生微小變化.

圖16 改變永磁體尺寸對(duì)缺陷信號(hào)的影響 (a) D=3 mm;(b) D=4 mm;(c) D=5 mmFig.16.Effect of changing permanent magnet size on defect signal: (a) D=3 mm;(b) D=4 mm;(c) D=5 mm.

4.2 缺陷信號(hào)取決于第一磁場(chǎng)設(shè)置

缺陷信號(hào)取決于第一磁場(chǎng)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖17 所示.實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果在變化趨勢(shì)上具有較好的一致性.聚Y方向電流設(shè)置與聚X方向電流設(shè)置相對(duì)于原始設(shè)置,可以提高運(yùn)動(dòng)感應(yīng)渦流缺陷信號(hào)的幅值: 聚Y方向電流設(shè)置下,信號(hào)幅值提高78%—91%;聚X方向電流設(shè)置下,信號(hào)幅值提高88%—92%.且聚X方向電流設(shè)置的缺陷信號(hào)幅值與脈寬,都略大于聚Y方向電流設(shè)置,這與模擬結(jié)果相符.兩種優(yōu)化后的第一磁場(chǎng)設(shè)置具有的信號(hào)提升比率相當(dāng).模擬中聚X方向電流設(shè)置比聚Y方向電流設(shè)置略大的結(jié)果,在實(shí)驗(yàn)中由于存在部分誤差所以并不明顯.

圖17 聚Y 方向電流設(shè)置與聚X 方向電流設(shè)置下的缺陷信號(hào) (a) D=3 mm;(b) D=4 mm;(c) D=5 mmFig.17.Defect signal under current patterns of poly Y direction and poly X direction: (a) D=3 mm;(b) D=4 mm;(c) D=5 mm.

實(shí)驗(yàn)與模擬部分信號(hào)提升率存在一定差別,原因可能有以下3 點(diǎn): 1)模擬部分的探針點(diǎn)處于空氣域中,該部分的網(wǎng)格劃分程度會(huì)帶來(lái)一定誤差.2)模擬與實(shí)驗(yàn)部分的缺陷形狀不相同.這可能導(dǎo)致渦電流畸變程度不同,則相應(yīng)的缺陷信號(hào)幅值存在差異.3)實(shí)驗(yàn)中,轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電板不是絕對(duì)水平,因而提離距離會(huì)發(fā)生微小變化.

5 結(jié)論

根據(jù)經(jīng)典電磁學(xué)理論,提出一些MIECMF 方法的優(yōu)化方法.根據(jù)模擬計(jì)算的假設(shè),從最簡(jiǎn)單的單一磁體開始,探究磁體尺寸和渦電流及ESZ 的關(guān)系,進(jìn)而模擬出不同永磁體尺寸下的缺陷信號(hào).由此得到結(jié)論: 當(dāng)永磁體尺寸約達(dá)到提離距離的10 倍之后,繼續(xù)增大永磁體尺寸,原點(diǎn)處電流密度模不再有明顯增長(zhǎng).在提離距離、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度與傳感器位置等條件確定時(shí),缺陷信號(hào)的幅值僅由ESZ 中原始電流密度在Y方向的分量決定.

基于這個(gè)結(jié)論,在永磁體尺寸外探索第一磁場(chǎng)設(shè)置方式優(yōu)化的可能.通過(guò)研究永磁體微元在原點(diǎn)處的貢獻(xiàn)得出不同的第一磁場(chǎng)設(shè)置方式,進(jìn)而比較各設(shè)置方式下產(chǎn)生的渦電流與缺陷信號(hào).本文提出一種MIECMF 中第一磁場(chǎng)的優(yōu)化方法.由該方法產(chǎn)生的兩種永磁體陣列,相比于同體積、同表面剩磁的簡(jiǎn)單永磁體在固定相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,提離距離的前提下,提高了感應(yīng)渦電流的強(qiáng)度,從而提高缺陷第二磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào).提出了聚Y方向電流、聚X方向電流和聚集電勢(shì)的3 種永磁體設(shè)置方法,其中聚Y方向電流、聚X方向電流設(shè)置對(duì)缺陷信號(hào)的幅值都有所提升,從而提高M(jìn)IECMF 方法對(duì)于微缺陷的檢測(cè)能力.