自動化不銹鋼管漏磁檢測中，單點測量單元很難滿足檢測的要求，必須采用陣列檢測探頭，由多個單點測量單元按一定的規律排列，并將各單元檢測信號實施疊加或差動組合而成。
陣列檢測探頭是磁場傳感器的載體和組合，是漏磁檢測信號的收集器。隨著漏磁檢測應用的不斷深入和檢測要求的逐步提高，除了磁化問題，另一個核心就是漏磁檢測探頭的設計。若探頭性能不好或者不合適，則會出現漏判或者誤判，嚴重影響漏磁檢測的可靠性。
另一方面，沒有一種探頭是萬能的。由于自然缺陷的形態千變萬化，檢測探頭必然存在局限性，漏判或誤判的情況在檢測實踐中時有發生。下面對檢測探頭的內部結構和檢測特性進行分析。
一、漏磁檢測探頭的結構形式
目前，最具代表性的不銹鋼管漏磁檢測傳感器有兩種：霍爾元件和感應線圈，尤其是集成霍爾元件和光刻平面線圈。為了獲得較高的磁場測量空間分辨力和相對寬廣的掃查范圍，檢測探頭芯結構有多種形式。
1. 點檢測形式 在檢測探頭中，對某一點上或微小區域的漏磁場測量，并且每個測點對應于一個獨立的信號通道，如圖3-6a所示，以下簡稱為點檢探頭。很明顯，點檢探頭中每個點能夠掃查的檢測范圍很小，但空間分辨力高，如單個霍爾元件的敏感面積只有0.2×0.2m㎡，點檢用檢測線圈也可做到φ1mm內。
2. 線檢測形式 在檢測探頭中，對一條線上的漏磁場進行綜合測量，如圖3-6b所示，以下簡稱為線檢探頭。例如，用感應線圈檢測時，將線圈做成條狀，則它感應的是線圈掃查路徑對應空間范圍內的漏磁通的變化。用霍爾元件檢測時，采用線陣排列，將多個元件檢測信號用加法器疊加后輸出單個通道信號，則該信號反映的是霍爾元件線陣長度內的磁感應強度的平均值。
在漏磁檢測中，上述兩種形式是最基本的形式，由此可以組合成多種形式的探頭，如圖3-6c所示的平面內的面陣列探頭，以及圖3-6d所示的多個平面上的立體陣列探頭。
二、漏磁檢測探頭的檢測特性
1. 缺陷類型
不銹鋼管在進行漏磁檢測方法和設備的考核時，常采用機加工或電火花方式刻制標準人工缺陷，自然缺陷可表達成它們的組合形式。為便于分析和精確評估，將標準缺陷分成下列三類。
（1）點狀缺陷 點狀缺陷的面積小，集中在一點或小圈內，如標準缺陷里的通孔，自然缺陷里的蝕坑、斑點、氣孔等，它們產生的漏磁場是一個集中的點團狀場，分布范圍小。
（2）線狀缺陷 線狀缺陷的寬長比很小，形成一條線，如標準缺陷里的矩形刻槽、自然缺陷里的裂紋等，它們產生的漏磁場是沿線條的帶狀場。
（3）體狀缺陷 體狀缺陷的長、寬、深尺寸均較大，形成坑或窩，如標準缺陷中的大不通孔、自然缺陷里的片狀腐蝕等，它們產生的漏磁場分布范圍廣。
2. 不同結構探頭的檢測特性
不銹鋼管在漏磁檢測中，特別要強調空間和方向的概念。因為，漏磁場是空間場，且具有方向性；漏磁檢測信號是時間域的，且沒有相位信息；不僅檢測探頭具有敏感方向，而且檢測探頭的掃查路徑也具有方向性，不同方向均會對檢測信號及其特征產生影響。
另一方面，應該特別注意缺陷漏磁場的表征形式，在這里，漏磁場強度和漏磁場梯度存在著本質的不同。霍爾元件和感應線圈兩種器件的應用也有著根本的區別。霍爾元件可以測量空間某點上的磁場強度，而感應線圈卻無法實現；感應線圈感應的是空間一定范圍內的磁通量的變化程度，相反，霍爾元件不可以測量磁通量的變化，它測量的是一定空間范圍內的磁感應強度的平均值。
下面將逐一分析兩種基本探頭形式對不同類型缺陷的檢測信號特性。
a. 點檢探頭的信號特性
點檢探頭測量的是空間某點上的漏磁感應強度或磁通量的變化。點檢探頭對點狀缺陷的檢測是“針尖對麥芒”，空間相對位置的微小變化，均有可能引起檢測信號幅度的波動。點狀缺陷的漏磁場分布是尖峰狀的，當點檢探頭正對峰頂時，信號幅度最大，偏離時信號幅度將急劇下降。因此，用點檢探頭去檢測點狀缺陷時將會產生不穩定的信號，導致誤判或漏判。進行檢測設備標定時，也難將各通道的靈敏度調整到一致。
點檢探頭檢測線狀缺陷時，很容易掃查到線狀缺陷產生的“山脈”狀漏磁場的某一個縱斷面，檢測信號幅度將正比于線狀缺陷的深度。當線狀缺陷長度大于一定值時，設備標定或檢測信號的一致性和穩定性均較好。
b. 線檢探頭的信號特性
線檢探頭測量的是探頭長度范圍內的平均磁感應強度或磁通量的變化。與點檢探頭相比，線檢探頭的輸出信號特性不但與缺陷的深度有關，而且與缺陷的長度有關，最終與缺陷缺失的截面積成比例。這類探頭不能直接獲得與缺陷深度相關的信息，因為長而淺的缺陷與短而深的缺陷在檢測信號幅度上有可能是一樣的。
線檢探頭對點狀缺陷的檢測是“滴水不漏”。由于線檢探頭的長度遠大于點狀缺陷的長度，在檢測路徑上，缺陷相對于探頭位置變化時，不會影響檢測信號的幅度，因而一致性較好。
線檢探頭檢測線狀缺陷時，情況較為復雜，探頭與缺陷的長度比以及位置關系均會影響信號幅值。下面舉例分析。
如圖3-7a所示，用有效長度為25mm的線檢探頭檢測25mm長的刻槽。當探頭正對刻槽時，獲得最大的信號幅值；當探頭與刻槽的位置錯開時，信號幅值將隨著探頭與缺陷交叉重疊程度的減小而減弱，此種狀態對檢測是不利的，不論是設備標定還是檢測應用均很難獲得一致的檢測信號。圖3-7中左邊的粗線段為線檢探頭，中間的細線段為不同位置的線狀缺陷，右邊為不同探頭的檢測信號幅度。為實現線檢探頭的一致性檢測，有如下兩種做法：
①. 減小線檢探頭的有效長度，讓它小于或等于線狀缺陷長度的一半，同時將相鄰檢測探頭按50％重疊布置，如圖3-7b所示。可以看出，不論缺陷從哪個路徑通過探頭陣列，均可在某一檢測單元中獲得一個最大的信號幅值，而在其他檢測單元中得到較小的信號幅值。
此時，由于線狀缺陷長度遠大于探頭長度，檢測探頭測量的是漏磁場“山脈”中的某一段，如果線狀缺陷深度一致，它可以直接反映出深度信息。將線檢探頭的長度再不斷縮小，線檢探頭則變成點檢探頭。此時，在采用標準人工缺陷進行設備標定時，任何狀態均可得到一致的檢測信號。
②. 增加線檢探頭的有效長度，使它超過線狀缺陷長度的2倍以上，同時將相鄰檢測探頭按50％重疊布置，如圖3-7c所示。這樣，以任何路徑掃查缺陷時，均可獲得至少一個最大的檢測信號幅值。
此種檢測方法測量的是線狀缺陷的平均磁感應強度，因而，它反映不了線狀缺陷的深度信息。當缺陷的長度逐漸減小時，則轉變成線檢探頭對點狀缺陷的檢測。
3. 面向對象的檢測探頭設計和選用
在漏磁檢測中，應該根據具體的檢測要求來設計和選擇合適的探頭芯結構，下面給出幾種探頭設計和選用原則。
a. 缺陷的深度檢測應該選擇點檢探頭 點檢探頭反映的是局部磁感應強度或其變化。當裂紋較長時，測點相當于對無限長矩形槽的探測，因而，測點的信號幅度與缺陷深度密切相關。但是，當線狀缺陷越來越短時，測量的誤差也就越來越大，特別地，對點狀缺陷的深度探測幾乎不可能。
在鋼管漏磁檢測校樣過程中，一般均以通孔作為標定試樣上的標準缺陷，這樣，大、小孔的深度一致，孔徑尺寸反映出缺失截面積的線性變化，因而，漏磁磁通量也將發生線性變化。對于不通孔，當孔的深度和直徑均為變量時，僅通過尋找孔深與孔徑的乘積與信號幅度關系去反演或推算深度是不可能的。這也是僅采用漏磁方法進行檢測的不足。
b. 缺陷的損失截面積檢測應該選擇線檢探頭 線檢探頭的信號幅度與缺陷損失的截面積成比例，因而有較好的測量精度。在有些檢測對象中應用較好。
c. 缺陷的長度檢測應該用點檢探頭陣列或點線組合式探頭 點檢探頭敏感于缺陷的深度，當采用點檢探頭陣列時，缺陷長度覆蓋的通道數量可以反映其長度信息；另一方面，當線檢探頭大于缺陷的長度時，感應的是深度和長度的共同信息，如在其感應范圍內并列布置一個或多個點檢探頭感受深度信息，則裂紋的長度就可以計算出來。
從信號處理角度來看，點線組合式探頭需要的通道數量較少，可以同時獲得缺陷的深度、長度、缺失截面積等信息，具有較強的應用價值。
d. 斜向裂紋采用點檢探頭陣列檢測 在漏磁檢測中，當缺陷走向與磁化場方向不垂直時，漏磁場的強度將降低，從而獲得較小的信號幅值。因此，斜向缺陷的檢測與評估，需要首先檢測出裂紋的走向，并且根據走向修正漏磁場信號幅度，再進行深度判別。
另一方面，當探頭掃查路徑垂直于缺陷走向時，檢測信號幅值最大；隨著兩者夾角不斷減小，檢測信號幅值逐漸降低，同時信號特性也將發生明顯變化。此時，線檢探頭的檢測信號特性變化很大，點檢探頭的信號幅度波動卻很小。因此，可利用點檢探頭陣列中各通道獲得最大幅值的時間差異來推算缺陷走向，為后續的信號補償與缺陷判別奠定基礎，如圖3-8所示。
漏磁設備的檢測能力與探頭芯結構密切相關，從目前應用情況來看，漏磁檢測方法對內外部腐蝕坑、內外部周／軸向裂紋均有較好的檢測精度，同時，對斜向裂紋具有一定的檢測能力。但是，漏磁檢測方法對微裂紋，如初期的疲勞裂紋、熱處理的應力裂紋、軋制時的微機械裂紋和折疊不太敏感。究其原因，微裂紋的開口均小于0.05mm，漏磁場強度較低，因此，有必要輔以渦流、超聲等其他檢測方法。
我國進口漏磁檢測設備采用的基本都是基于線圈的線檢探頭，這種配置需要的信號通道數量相對較少、探靴的有效覆蓋范圍大。但是，這種方式對缺陷的深度評定需要一定的輔助條件，而且對斜向缺陷的檢測靈敏度較低。
在具體應用過程中，首先應分析檢測要求和對象特點，其次要認識探頭芯的形式和結構。總的來講，采用線檢探頭去檢測線狀缺陷的深度信息和采用點檢探頭去評定點狀缺陷的長度信息均是不現實的；高精度的檢測需要以大量的獨立測量通道和信號處理系統為代價，因此，應根據檢測目標綜合權衡。
