仪器仪表学报

作者：李崇，杨理践，耿浩，苏禹铭

单位：李崇,沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870,,杨理践,沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870,yanglijian888@163.com,耿浩,沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870,,苏禹铭,沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870,

关键词：管道内检测;边缘效应;非线性;磁网络

基金：国家自然科学基金（62101356）项目资助

针对管道永磁内检测装置在设计过程中长期依赖人工经验、缺乏系统性理论指导的现状，提出了一种高效可靠的建模方法，用于精确描述局部饱和磁场及其与管壁缺陷之间的耦合机制，并实现对其性能的定量分析。在传统磁路法的基础上，引入磁场分割理论，构建了一种适用于管道漏磁内检测的改进磁网络模型。该模型充分考虑了边缘效应及铁磁材料非线性磁化特性，通过将检测装置的关键参数与缺陷引起的漏磁场进行耦合建模，揭示了二者之间的内在关联，进而实现了对局部饱和磁场的动态演变过程与空间分布的定量计算。研究提出的改进磁网络法在保证较高计算效率的前提下，展现出良好的通用性与模型适应性。为验证其有效性，分别开展了有限元数值仿真与实验，并对模型计算结果进行了对比分析。结果表明，所建立的改进磁网络模型在磁场分布特征和关键信号响应方面与有限元仿真结果吻合良好，误差控制在5%以内；与实验测量结果相比，总体相对误差<30%，具备工程可接受的准确性。该模型能够有效捕捉由内壁缺陷所引起的磁场扰动趋势，并准确反映其对检测装置输出性能参数的影响，弥补了传统磁路设计理论分析不足的缺陷。所提出的方法兼具较高的计算精度与效率，适用于工程实际中对管道内检测装置的快速性能评估与迭代优化设计，为该类装备的参数设计、性能预测及工程应用提供了可靠的理论依据与模型支持。

来源：2025年第9期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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