摘 要：介绍了电磁激励式漏磁原理，基于该原理设计了一种 管道壁厚检测系统，并对系统的机械组成、整体结构、工作原理、软件设计做了详细的介绍。针对该系统进行了试验研究，表明检测结果准确、测量速度较快、实用性强。系统已投入应用，并取得了大量的实测数据。
关键词：漏磁通法；管道壁厚；检测系统
research on a pipeline thinckness measurement systembased
on a magnetic flux leakage principle
deng yue,yan guozheng,zuo jianyong
(shanghai jiaotong university,shanghai 200030,china )
abstract：this paper presents the principle of magnetic flux leakage detection in a pipeline thickness measurement system,and describes the necessary mechanism,structure,working principle and software desig n.some experiments have been done for this system.the results show that the syst e m has the advantages of good practicability and fast response to the measuremen t.the system has been put into practice,from which much information has been obtained.
key words：magnetic flux leakage method;pipeline wall thickness; measurement system
石油、天然气和煤气管道长期深埋在地下，其工作环境非常恶劣，工作状态 十分复杂。多年使用后，管道壁容易造成磨损导致壁厚变薄，有的甚至出现裂痕，导致管内 物质泄露，不仅造成了巨大的经济损失，而且严重污染环境，危害人类的身体健康。因些 ，对长距离油气管道，尤其是老龄管道的检测更显重要。
对于管道壁厚的测量，传统的方法有超声波法、蜗流法、渗透法、射线法、工业ct法等。上述检测方法在测量的准确性、高速性、可靠性、可操作性和效率方面各有优势但也有不足。漏磁检测法在测量管道壁厚时具有灵敏度和精度高等优点，受到了国内外相关研究机构的高度重视，该文提出一种用于检测石油、天然气管道壁厚的检测装置，该装置基于电磁式无气隙漏磁测量原理，采用传感器阵列的方式采集被测管壁的周向信息进行壁厚检测。转子还可以实现径向自适应被测管径的变化。
1漏磁检测原理
当导磁管壁被磁化饱和后，通过检测管壁周围的漏磁通大小，在实际的标定曲线上就能较准确的计算出管道壁厚。如图1所示，被测对象以钢板为例，当励磁线圈上通过一恒定交流电时，在u型衬铁产生恒定磁场，该闭合磁场可使被测对象的局部磁化至饱和或近饱和状态，根据铁磁材料的磁化特性可知：当被测铁磁材料被磁化到饱和或近饱和状态时，其内部磁感应强度大小几乎恒定；由于磁回路的总磁动势只与励磁线圈匝数和励磁电流的乘积大小有关，因此闭合磁回路的总磁动势不变。检测时电磁铁紧贴在被测导磁管壁，传感器和导磁管壁的被测局部就可构成一个磁回路，当导磁管壁的厚度发生变化时，整个磁回路的磁通也发生变化，从而导致磁极间漏磁通发生变化，因此通过测量整个磁回路的磁通变化或磁极间的漏磁大小可以确定被测钢板的厚度。
根据磁路kirchkoff定律可知：
式中：φm为电磁铁产生的总磁通量；φt为穿过被测钢板的磁通量；φk为漏入空气中的磁通量。
根据磁路知识，磁通量大小等于所在磁路的截面积和平均磁感应强度之积，故式(1)可表示为：
式中：bm为衬铁中的磁感应强度；sm为衬铁的截面积；bt为通过被测钢板测量局部的 平均磁感应强度；st为被测钢板测量局部的截面积；bk为空气中的平均漏磁感应强度；sk为磁极间空气隙的截面积。
对于给定的磁路，其中sm、sk为设计常数，bm、bt在饱和磁化程度下仅与材料的饱 和磁特性有关，即为常数。因此：
漏磁检测法测量壁厚中的霍尔元件输出电压数值vk可表示为：
根据以上原理分析可知，霍尔元件的输出电压值仅与铁板被测局部的截面积大小成反比。
2检测系统组成及工作原理
2.1检测系统的组成
图2为漏磁法管道壁厚检测系统框图，系统由管道机器人、壁厚检测节和辅助装置3部分组成。管壁厚度测量系统由机器人牵引在被测管道中前进；测量节完成被测管壁几何特性的提取，其组成包括基座、32组可实现径向自适应调节的仿形轮结构和32个传感器及其回复结构。实物见图3。32个单一传感器(见图4)均匀布置在一个圆周上，该传感器可适应400～600 mm不同管径变化，当传感器在管道内进行检测时，装在变径导杆上的弹簧可伸长缩短以适应被测管径变化；同时电磁铁在工作时与管壁紧密贴合，不工作时则恢复原状以备下一阶段的检测。为了减少因管壁被磁化后对测量带来的影响，测量过程中应尽量保证电磁铁吸附在被测管壁的时间较短，通
