漏磁場有兩種拾取方法，既可以測量漏磁感應強度的絕對值，也可以測量漏磁感應強度的梯度值。

  磁場傳感器的作用是將磁場轉換為電信號。按原理可分為體效應元件、面效應元件、P-N節注入和表面復合效應元件、量子效應元件、磁致伸縮效應元件和光纖磁傳感器等。磁場傳感器都是建立在各種效應和物理現象的基礎之上的，表3-1給出了不同種類磁場傳感器的測量范圍，它們的敏感范圍差異較大。在具體應用過程中，需要根據測量對象的特點來選擇適合的傳感器。

  在不銹鋼管漏磁檢測中，常使用的有下列幾種磁敏傳感器。

1. 各向異性磁阻傳感器

  各向異性磁阻傳感器 AMR（Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉積在硅片上的坡莫合金（Ni80Fe20）薄膜形成電阻，沉積時外加磁場，形成易磁化軸方向。易磁化軸方向是指各向異性的磁體能獲得最佳磁性能的方向，也就是無外界磁干擾時磁疇整齊排列的方向。鐵磁材料的電阻與電流和磁化方向的夾角有關，電流與磁化方向平行時電阻R最大，電流與磁化方向垂直時電阻Rmin最小，電流與磁化方向成0角時，電阻可表示為

  R=Rmin+(Rmax-Rmin)cos2θ   (3-2)

  在磁阻傳感器中，為了消除溫度等外界因素對輸出的影響，一般由4個相同的磁阻元件構成惠斯通電橋。理論分析與實踐表明，采用45°偏置磁場，當沿與易磁化軸垂直的方向施加外磁場，且外磁場強度不太大時，電橋輸出與外加磁場強度呈線性關系。

2. 磁通門

  磁通門傳感器又稱為磁飽和式磁敏傳感器，它是利用某些高磁導率的軟磁性材料（如坡莫合金）做磁心，以其在交直流磁場作用下的磁飽和特性以及法拉第電磁感應原理研制的磁場測量裝置。

  這種磁敏傳感器的最大特點是適合測量零磁場附近的弱磁場。傳感器體積小，重量輕，功耗低，不受磁場梯度影響，測量的靈敏度可達0.01nT，并且可以和磁秤混合使用。該裝置已普遍應用于航空、地面、測井等方面的磁法勘探工作中。在軍事上，也可用于尋找地下武器（炮彈、地雷等）和反潛。還可用于預報天然地震及空間磁測等。

3. 巨磁阻元件

  物質在一定磁場作用下電阻發生改變的現象，稱為磁阻效應。磁性金屬和合金材料一般都有這種現象。一般情況下，物質的電阻率在磁場中僅發生微小的變化，但在某種條件下，電阻變化的幅度相當大，比通常情況下高十余倍，稱為巨磁阻效應（GMR）。這種效應來自于載流電子的不同自旋狀態與磁場的作用不同，因而導致電阻值的變化。GMR是一個量子力學效應，它是在層狀的磁性薄膜結構中觀察到的，這種結構由鐵磁材料和非磁材料薄層交替疊合而成。當鐵磁層的磁矩相互平行時，載流子與自旋有關的散射最小，材料有最小的電阻。當鐵磁層的磁矩為反向平行時，與自旋有關的散射最強，材料的電阻最大。

  構成GMR磁頭和傳感器的核心元件是自旋閥（spin valve）元件。它的基本結構是由釘扎磁性層（如Co）、Cu間隔層和自由磁性層（如NiFe等易磁化層）組成的多層膜。由于釘扎磁性層的磁矩與自由磁性層的磁矩之間的夾角發生變化會導致SV-GMR元件的電阻值改變，進而使輸出電流發生變化。運用SV-GMR元件的磁傳感器，其檢測靈敏度比使用MR元件的高幾個數量級，更容易集成化，封裝尺寸更小，可靠性更高。它不僅可以取代以前的MR傳感器，還可以制成傳感器陣列，實現智能化，用來表述通行車輛、飛機機翼、建筑防護裝置或管道系統中隱蔽缺陷的特征，跟蹤地磁場的異常現象等。當前，GMR傳感器已在液壓氣缸位置傳感、真假紙幣識別、軸承編碼、電流檢測與控制、旋轉位置檢測、車輛通行情況檢測等領域得到應用。

4. 霍爾元件

  霍爾元件在漏磁檢測中應用較為廣泛。霍爾元件是由半導體材料制成的一種晶體。當給晶體材料通以電流并置于磁場之中時，在晶體的兩面就會產生電壓，電壓的大小與磁場強度成正比關系。

  固體導電材料幾乎可以使電子暢通無阻地流過，就像傳統的臺球模型演示的那樣，晶體點陣上的離子不會使傳導電子發生折射。當電流由晶體的一端輸入時，電子或者相互之間發生折射，或者向著晶體的另一端折射。

  根據固體物理理論可知，晶體上的電壓Vh為： Vh=RhIBz/b  (3-3)

  式中，1為所使用的電流；Bz為磁場強度在垂直于電流方向上的分量；b為晶體在磁場方向上的厚度；Rh為霍爾系數。

  一般情況下，如果晶體與磁場B之間成一定夾角，則 B2=Beosθ。

  由金屬制成的霍爾元件并不是最好的，因為金屬的霍爾系數都很低。根據霍爾元件工作原理，霍爾系數越大，霍爾電壓也就越高。因此，在制作霍爾元件時，一般選用元素周期表中第II和第IV族元素混合制作，而且其對溫度的變化也最不敏感。此區域的元素，載流子一般為空位而不是電子。

5. 感應線圈

  感應線圈是鋼管漏磁檢測中應用最為廣泛的磁敏傳感器，主要有水平和垂直線圈兩種布置方式，如圖3-2所示。根據提離效應和法拉第電磁感應定律，為了使檢測信號與缺陷特征之間具有良好的對應關系，感應線圈提離距離以及掃查速度應盡量保持恒定。

  水平線圈以速度v穿越缺陷上部漏磁場時所產生的感應電動勢應為線圈前沿和尾部感應電動勢之差。設線圈長度為l、寬度為2w、提離值為h1、匝數為，線圈前沿產生電動勢為SueR，線圈尾部產生電動勢為eL，線圈產生感應電動勢為Δe，根據法拉第電磁感應定律可得

  此外，從圖3-3中可以看出，水平線圈輸出感應電動勢本質為處于同一提離高度的前后導線在同一時刻的電動勢差動輸出。因此，感應線圈電動勢輸出與線圈寬度有關，并存在最佳寬度使得線圈輸出最大感應電動勢。此時，線圈運動至缺陷中間位置，并且前沿產生正向極值電動勢而尾部產生反向極值電動勢，經過差動后可獲取最高感應電動勢輸出。根據式（3-11），當x=0時，可獲得感應線圈位于缺陷中間位置時電動勢Δeo與線圈寬度參數w的關系式Δeo(w)，即

  同樣，設置缺陷寬度2b為0.5mm，深度d為0.75mm以及感應線圈提離高度h1為0.25mm，根據式（3-13）可獲得最佳線圈寬度參數wo為0.3253mm。根據線圈最佳寬度參數重新計算感應線圈前沿、尾部以及整體輸出感應電動勢曲線，如圖3-4所示。從圖中可以看出，當線圈移動到缺陷正上方時，線圈前沿感應電動勢輸出極小值而尾部輸出極大值，經差動后水平線圈輸出電動勢達到最大值。檢測線圈的最優寬度參數與缺陷尺寸和傳感器提離值有關。在實際生產過程中，可根據鋼管軋制過程中產生的自然缺陷特征對檢測線圈寬度進行優化設計，以達到最佳的檢測效果。

  下面進一步討論垂直線圈漏磁信號輸出特性。

  如圖3-5所示，垂直線圈以速度，穿越缺陷上部漏磁場時所產生的電動勢輸出應為線圈頂部和底部感應電動勢之差。設線圈長度為l、匝數為、寬度為2w、中心提離值為，線圈頂部產生電動勢為er，線圈底部產生電動勢為eB，線圈產生整體感應電動勢為Δe，根據法拉第電磁感應定律可得

  從圖3-5中可以看出，eт、eB和e三者波形相似，垂直線圈輸出感應電動勢本質為上下兩根導線在同一時刻的電動勢差動輸出。在缺陷中心位置，垂直線圈感應電動勢輸出為零，而在缺陷兩端附近感應電動勢具有最大輸出值。垂直線圈頂部和底部距離越大，整體感應電動勢輸出越大。因此，在條件允許的情況下，垂直線圈應盡量貼近鋼管表面并可通過增大線圈的寬度來提高電動勢輸出。但在設計線圈寬度時必須考慮背景噪聲的影響，垂直線圈寬度越大，線圈包含的背景噪聲越多，從而會降低缺陷漏磁信號的信噪比。