Градиент напряженности магнитного поля

Между точками х₁ и х₅ над дефектом, которые соответствуют экстремумам сигнала дефекта по Н_z(х) (см. рис. 21), крутизна Н_z(х) больше, чем в бездефектных зонах. Эта особенность может быть положена в основу метода магнитного контроля: измерять в каждой точке и сравнивать с порогом не значения функции Н_z(х), а ее производной по координате х. Такая производная обозначается через G_z(х) и называется градиентом напряженности магнитного поля.

Представляется возможным, что, сравнивая функцию Н_z(х) с некоторым фиксированным уровнем (порогом), можно безошибочно обнаружить дефект. в действительности же вне дефекта Н_z(х) ≠ 0, а над дефектом Н_z(х) значительно отличается от вида, представленного на рис. 22. Причинами этого можно назвать конечность размеров контролируемой детали, магнитные пятна, структурную неоднородность, резкие изменения сечения, шероховатость поверхности и др.

Реальная функция Н_z(х) показана на рис. 22. Она представляет собой сумму Н_z(х) сигнала дефекта (см. рис. 21) и случайной функции от названных выше причин, которую называют помехой. Помеха приводит к двум основным ошибкам дефектоскописта – пропуску (недобраковке) и ложному обнаружению дефекта (перебраковке). Очевидно, что невысокому значению отношения «сигнал/помеха» будет соответствовать большее количество ошибок.

Рис. 22. Реальная функция градиента H_z(x)

На практике измерять градиент в виде производной сложнее и к тому же необязательно. Его величину оценивают как частное от деления разности значений напряженности в двух его соседних точках (последующей и предыдущей) в направлении намагничивания детали на расстояние между этими точками. Для однородных полей значение градиента равно нулю, для неоднородных – отлично от нуля. Различают градиенты по тангенциальной и нормальной составляющим, определяемым соответственно как

и . (32)

Например, по рис. 21 определим градиент нормальной составляющей поля дефекта в точке 2 (i = 2): Видно, что он будет отрицательным, так как , а . Следовательно, в направлении оси х нормальная составляющая поля убывает. Из рис. 22 видно, что дифференцирование дало существенное увеличение отношения «сигнал/помеха». В магнитной дефектоскопии используют градиент G_z(х), который более четко характеризует неоднородность магнитного поля рассеяния над дефектом.