磁化器结构及不同组成的工作效果分析

磁化是实现管道周向励磁检测的第一步，它决定被检测对象（管道）能否产生足够的可被测量和可被分辨的磁场信号，同时也影响检测信号的性能特性和检测装置的结构特性。管道的磁化由磁化器实现，主要包括磁场源和磁化回路等几个部分。因此，针对被测构件的结构特点和测量目的，选择磁化器结构是磁化器设计的关键。磁化器设计要求满足：①磁化管壁达到临界磁饱和，实现对缺陷的检测；②尽量使磁场均匀；③在磁极和管壁之间保留合适的空间距离，便于安装传感器；④允许适当改变尺寸。

磁化器由永磁体、轭铁、钢刷、管道以及工作气隙等组成，可以采用不同的组成结构，且结构不同，其工作效果也不同。

1.十字形结构

轭铁采用十字形结构。这种结构设计简单，在管壁与永磁体间形成对称的四个磁回路，达到磁化管壁的目的。

磁化器的结构示意如图4-3a所示，图中序号1代表管壁，序号2代表钢刷，序号3代表S极与钢刷相连的永磁体，序号4代表N极与钢刷相连的永磁体，序号5代表存在管壁上不同位置的缺陷，序号6代表轭铁。

仿真得到的磁力线分布如图4-3b所示，在缺陷部位有较明显的漏磁场产生，但由于管壁与轭铁间距较大，无缺陷的区域存在较大的背底漏磁场，影响缺陷漏磁信号的采集与分辨。同时，十字形结构不方便布置安装传感器。

图4-3 十字形结构磁化器示意及磁力线分布

a）磁化器的结构示意 b）磁力线分布

2.环形结构

轭铁采用环形结构。这种结构可以有效减小空气气隙造成的磁阻损耗，进一步提高磁化强度，也有助于在环形轭铁外壁布置安装传感器，但不能变径。

磁化器的结构示意如图4-4a所示，图中序号1代表管壁，序号2代表钢刷，序号3代表S极与钢刷相连的永磁体，序号4代表N极与钢刷相连的永磁体，序号5代表存在管壁上不同位置的缺陷，序号6代表轭铁。

仿真得到的磁力线分布如图4-4b所示，在缺陷部位有较明显的漏磁场产生，但由于管壁与轭铁间距较小，在磁极附近存在较大的背底漏磁场，影响缺陷漏磁信号的采集与分辨。(www.xing528.com)

图4-4 环形结构磁化器示意及其磁力线分布

a）磁化器的结构示意 b）磁力线分布

3.磁极分离环形结构

轭铁采用环形结构，可以有效减小空气隙造成的磁阻损耗。磁极和轭铁分成4组对称结构，与管壁和钢刷各自形成独立磁回路，在管道内壁附近形成四个独立的漏磁检测工作区。

磁化器结构示意如图4-5a所示，图中序号1代表管壁，序号2代表钢刷，序号3代表S极与钢刷相连的永磁体，序号4代表N极与钢刷相连的永磁体，序号5代表存在管壁上不同位置的缺陷，序号6代表轭铁。

图4-5b所示为仿真得到的磁力线分布情况，在缺陷部位漏磁场明显，同时背底漏磁场较小，有利于缺陷漏磁信号的采集与分辨。

图4-5 磁极分离环形结构磁化器示意及其磁力线分布

a）磁化器的结构示意 b）磁力线分布

采用磁极分离环形结构磁化器，可以在环形轭铁外壁布置安装传感器；同时由于磁极的分离结构，磁化器可以实现适当变径，以利于检测装置顺利通过管道变径区域（弯头等区域）。

综合以上分析，磁极分离环形结构磁化器可满足实际工程设计需要，该结构检测装置的设计为后续研究分析工作的对象。