Тангенсальная и нормальная составляющие поля рассеяния над дефектом

Привяжем прямоугольную систему координат к полю дефекта, направив ось z перпендикулярно поверхности ферромагнетика по центру трещины, ось х – параллельно поверхности, ось y – вдоль центрального сечения трещины (рис. 21). Очевидно, что составляющая Н_у поля Н_д над деталью равна нулю. Рассмотрим изменение поля по осям х и z по отдельно взятой кривой напряженности H_д в точках 1 – 5. Разложим вектор H_д в этих точках на составляющие вдоль линии намагничивающего поля (тангенциальная составляющая Н_t) и перпендикулярную к нему (нормальная составляющая Н_п).

Неоднородность поля вызывает искажение поля как в тангенциальном, так и в нормальном направлениях. Действительно, в точке 1 H_x1 = 0; H_z1= H_д1max; в точке 2 H_z2 уменьшилась, H_x2 увеличилась; в точке 3 H_z3 = 0; H_x3 = H_д3 = +max; в точке 4 H_x4 уменьшилась, а H_z4 поменяла знак; в точке 5 H_x5 = 0; H_z = H_д5 = – max. Аналогичные операции можно выполнить по каждой кривой напряженности H_д из всей совокупности поля рассеяния над дефектом, а затем, сложив тангенциальные и нормальные составляющие в каждой из пяти рассматриваемых по координатам х точках, построить графики изменения H_x(x_i) и H_z(x_i). Качественный вид зависимостей H_x(x) (без постоянной составляющей) и H_z(x) показан на рис. 21.

Рис. 21. Иллюстрация неоднородности магнитного поля над дефектом

Значения нормальной и тангенциальной составляющих соизмеримы в точках экстремумов. Сканирование деталей при поиске с регистрацией дефектов при их обнаружении приводит к формированию импульсов, форма и длительность которых будет зависеть примерно в равной степени для Н_п и Н_t от конфигурации, размеров и глубины залегания трещины, а также от напряженности приложенного магнитного поля и магнитной проницаемости ОК. Тем не менее в практике контроля предпочитают иметь дело только с функцией Н_z(х), которая за пределами дефекта «быстро» становится равной нулю. Это повышает достоверность контроля, к тому же постоянная составляющая функции Н_х(х) является помехой.

Известно, что в слабых магнитных полях, когда дифференциальная проницаемость металла велика (участок крутого подъема основной кривой намагничивания), значительная часть магнитного потока проходит в слое металла под трещиной, вследствие этого уменьшается индукция В₀ в зоне трещины, кроме того, само значение индукции мало. Все это приводит к незначительному уровню магнитного поля рассеяния над трещиной. В сильных магнитных полях (область насыщения, ) это приводит к ослаблению магнитной поляризации и, следовательно, к уменьшению H_д. Существуют оптимальные величины намагничивающего поля и магнитной проницаемости металла, когда магнитное поле Н_д при прочих равных условиях становится наибольшим. Такой режим соответствует магнитной индукции в металле порядка 0,8 – 0,9 Тл.