传感器区域下的均匀磁场

ACFM技术一般测量磁通密度的两个分量：一个提供有关缺陷末端位置的信息（测量缺陷的长度），另一个提供缺陷的纵横比（并因此提供深度）信息。两个分量组合才能更好的确认缺陷存在，并且应用根据理论模型开发出的尺寸算法，建立缺陷的表面长度和深度信息。

感应电流的主要方向被指定为Y轴，与之相关的磁场在表面上的方向被指定为X轴。当被测件没有缺陷时，电流会沿Y轴流动，磁场沿X轴流动。磁场的Y和Z分量（用B和Bz表示）为零，而X分量（Bx）则与电流的大小成正比例关系。

ACFM坐标系

当在被测工件中存在沿着X轴的线性表面缺陷时，会切断电流线，迫使电流在缺陷端部周围和下方流动。当在缺陷下方流动时，一些电流被迫离开表面，这将会降低缺陷中间的磁场强度（下图中的蓝色区域）；当一些电流围绕缺陷的末端流动时，则会加强端部的磁场强度（下图中的红色区域），如此就出现了部分循环流动，这种围绕裂纹两端的旋转就产生了一个可测量的非零的Bz分量。

线性缺陷周围的扰动电场和对Bx强度的影响

缺陷末端周围电流的旋转和对Bz的影响

蝶形图

ACFM目前有三种可视化的方式：时基扫描图、蝶形图和等值线彩图。

蝶形图是以Bz为横坐标，Bx为纵坐标画出来的图形。Bx曲线的两个峰值点就是蝶形图中纵坐标左右两个极值点，而Bz曲线的最小值点也是蝶形图中纵坐标的极小值点，因而Bz曲线和Bx曲线中包含的信息在蝶形图中都能反映出来，结合交流电磁场检测的基本原理，可以准确实现缺陷的判断和定性分析。

当工件中有缺陷时，蝶形图上会出现一个明显的环，称为缺陷环，当探头的扫描速度发生波动时，只会使缺陷环的一侧出现缠绕的线条，但缺陷环还是比较明显的，这样就降低了误判和漏判的几率。

由Bx和Bz曲线综合产生的缺陷蝶形图

根据探头靠近裂纹的方向，探头的运动方向可以是顺时针或逆时针，蝶形图相应的也可以沿顺时针或逆时针方向绘制，方向可以帮助区分裂纹和非相关信号。

等值线彩图适用于阵列型探头。将探头检测到的数据以对应的颜色在屏幕上显示出来，此时图形中的分辨率与阵列的密度有关。

基本的ACFM探针至少包含三个元件：

• 磁场诱导器；

• 用于测量沿X轴磁通密度的磁传感器；

• 用于测量沿Z轴磁通密度的磁传感器。

传感器方向示意

基本的ACFM探针只能检查10~15毫米（0.4~0.6英寸）宽、以探头传感器为中心的窄条形缺陷。

为了一次性检查更宽的区域，人们设计出了包含几组相邻传感器对的阵列ACFM探针，而且传感器阵列还可以有多种配置。一些阵列探头还具有垂直于主磁场的X、Y轴磁场诱导器和附加传感器，使其能同时在两个正交方向上进行检查，以检测和确定所有方向上的缺陷。

兼容和自定义配置的阵列探头示例

阵列数据可以通过传统的迹线图或C扫描图像显示出来。如下图所示，红色波峰和蓝色波谷被清晰的显示在绿色的背景水平上。

ACFM阵列Bx和Bz数据C扫描显示图像

ACFM典型应用

许多行业已经广泛采用ACFM技术来检查焊接连接件是否存在表面缺陷。由于阵列ACFM探头提供了广泛的覆盖范围和较小的相对误差，因此它们可以作为远程部署解决方案的一部分，例如扫描仪和爬行器等，来替代人工直接进入检测是非常困难的、不安全的或者成本较为高昂的一些应用场合。

远程ACFM部署示例

非铁磁性材料检测