探頭掃查軌跡將影響組合檢測探頭的類型、結構、數量和布置方法等，下面來分析直線型掃查軌跡與螺旋線型掃查軌跡的特點及其影響因素。
1. 直線型掃查軌跡
直線型掃查軌跡的實現較為簡單，只需探頭原地不動、不銹鋼管直行穿過檢測主機即可。為了實現鋼管全覆蓋檢測，需要在鋼管軸向上布置若干圈探頭架，以彌補單圈檢測探頭的漏檢區域。這是因為單個探頭架的有效檢測范圍比其本身的軸向長度或周向長度要小，因此即使將探頭架無縫隙地首尾連接覆蓋不銹鋼管的周向一圈，在相鄰探頭架之間還是會有漏檢區域。
在直線型掃查軌跡的自動化鋼管檢測設備中，通常采用瓦狀式探頭架，使探靴的跟蹤弧面貼緊鋼管表面，確保內部探頭與鋼管之間的提離值保持恒定。一般軸向長度較小，而周向長度較大。如圖6-16所示，單探頭架沿軸向布置兩排或兩排以上的點探頭，以彌補單排檢測探頭內部相鄰點探頭間的檢測盲區，覆蓋范圍由周向有效檢測長度決定。圖6-17所示的單探頭架直線型掃查軌跡即由單探頭架沿著不銹鋼管某條母線進行直線掃查得到。沿鋼管周向展開的單探頭架直線掃查區域如圖6-18所示，其中L代表單探頭架周向長度，L＇代表單探頭架周向有效檢測長度，K代表單探頭架軸向檢測長度。理想情況下，只要不銹鋼管前行的直線度和檢測探頭架的跟蹤效果能夠得到保證，沿鋼管周向展開的單探頭架直線掃查區域就是一個簡單的矩形，矩形的長等于鋼管長度，矩形的寬等于單探頭架的周向有效檢測長度。
自動化檢測過程中，一般通過在鋼管軸向上布置多圈探頭架，以實現全覆蓋檢測。以雙圈探頭架為例，圖6-19所示為沿不銹鋼管周向展開的6探頭架掃查區域。其中，L代表單探頭架周向長度，L＇代表單探頭架周向有效檢測長度，πd，代表鋼管周長，N2、N3、N4、Ns、No、、···為檢測探頭架編號。
多探頭架的有效掃查范圍總和須比鋼管周長大，并且具有相應的重疊覆蓋區，通常要求保證有不低于20％的檢測重疊率。因此探頭架數量N、單探頭架周向有效檢測長度L＇、鋼管外徑d1之間需滿足以下關系式：NL'>120% (6-1)
由式（6-1）可看出，當待檢鋼管外徑d1確定后，檢測探頭架數量N和單探頭架周向有效檢測長度L＇成反比。若要減小探頭架的外形尺寸，以增加探頭跟蹤機構的靈活性，可增加探頭架的數量，但又勢必會造成探頭跟蹤機構數量的增加，整個檢測主機的機械結構將會變得龐大，機械動作的控制也會變得更復雜。若要減少探頭架的數量，可增大探頭架的外形尺寸即增加探頭架的有效檢測范圍，尤其是周向，但這樣對探頭跟蹤機構的靈活性也提出了挑戰。因此，在實際應用過程中，應綜合考慮，選取合適的探頭架數量并優化設計探頭架結構及其機械跟蹤裝置。
綜上，影響直線型掃查軌跡的參數為單探頭架周向有效檢測長度、探頭架數量、圈數與排列方式等。理論上，各參數的關系只要滿足式（6-1）即可，但對信號處理、控制系統、機械結構等而言，應重點考慮并優化設計。
2. 螺旋線型掃查軌跡
螺旋線型掃查軌跡的設計和實現要比直線型復雜，下面從檢測機理、探頭布置等方面進行分析。三種比較典型的實現方式中，以“探頭原地不動、鋼管螺旋前進式”為例進行分析。為了實現全覆蓋檢測，該方式并不需要在周向布置大量探頭架，因此可減少探頭數量，降低信號處理的難度，同時也可降低設備成本。
此種方式中的探頭架為瓦狀式或條狀式。瓦狀式探頭架的外形需根據被檢鋼管外徑而定，即一種瓦狀式探頭架只適用于一種規格的鋼管。相反，條狀式探頭架具有通用性，但其機械跟蹤性能卻不如瓦狀式探頭架，唯有依靠良好、穩定的機械跟蹤輔助裝置。條狀式探頭架沿鋼管軸向長度較長，而周向長度較短。內部點探頭的布置工藝與瓦狀式探頭架類似，沿鋼管周向布置兩排或兩排以上的點探頭，互相彌補相鄰點探頭間的漏檢區域，因此只存在探頭架兩端的邊緣漏檢區域。故單探頭的有效檢測區域與其沿鋼管軸向的長度相關。單探頭架螺旋線型掃查軌跡如圖6-20所示，沿鋼管周向展開的單探頭架螺旋掃查區域如圖6-21所示。圖中，乙為單探頭架軸向長度，以為單探頭架軸向有效檢測長度，K為單探頭架周向長度，P為掃查螺距。
為了實現全覆蓋檢測，可在鋼管截面周向上布置若干個條狀探頭架，互相彌補各自的檢測盲區。圖6-22所示為均勻布置方式沿不銹鋼管周向展開的多探頭架螺旋掃查區域。圖中，L為單探頭架軸向長度，L／為單探頭架軸向有效檢測長度，、N2、N3、N4為檢測探頭架編號，P為掃查螺距。為了保證有不低于20％的檢測重疊覆蓋率，L、P、探頭架數量N應滿足關系式：
NL'>120%P (6-2)
由式（6-2）可得，N和L／的選取和設計與被檢鋼管外徑沒有直接關系。螺距恒定時，兩者成反比，在實際設計和生產制造中，應綜合考慮，選取合適的探頭架數量并優化設計探頭架結構及其機械跟蹤裝置。值得注意的是，螺旋線型掃查軌跡存在著端部檢測盲區，應利用其他方法（如磁粉法、渦流法）進行補充檢測。若掃查螺距減小或探頭架數量增多，則部檢測盲區的面積將會減小。
除了探頭架軸向有效檢測長度外，影響螺旋線型掃查軌跡的另一個關鍵參數為掃查螺距。螺距由對輥輪直徑或V形輪斜面傾斜角度、鋼管外徑、對輥輪或V形輪偏轉角度、對輥輪中心距等參數共同決定。螺距、探頭架長度等參數影響檢測覆蓋率和檢測效率；鋼管前進速度v決定檢測速度的快慢；不銹鋼管轉速n則影響鋼管運動的平穩性。因此，對掃查螺距進行數學建模并得到計算公式是十分有意義的。這里，對V形輪上的不銹鋼管螺旋運動進行數學分析，得出掃查螺距的數學計算公式。
假設V形輪與不銹鋼管之間的摩擦搓動為剛性作用，則V形輪搓動鋼管時是以點接觸相互作用的。以其中的某一接觸點A為坐標原點建立笛卡兒直角坐標系，以過A點且垂直于鋼管軸向的截面為xy平面，以鋼管軸向為z軸方向。V形輪驅動不銹鋼管模型可簡化為如圖6-23所示，其俯視圖如圖6-24所示。
由式（6-9）與式（6-10）可以看出，鋼管旋轉速度v，和前進速度v，均與v有關，即與接觸點所處的位置相關，而與鋼管外徑無直接關系，但鋼管外徑會影響接觸點的位置。螺距與接觸點位置、鋼管外徑等都有關系。通常，隨著鋼管外徑的增大，γ角和鋼管前進速度v2會增大，但在實際應用中，由于鋼管直徑增大，旋轉速度變慢，不銹鋼管前進速度變化并不明顯。另外，管徑增大，螺距P會增大，這也影響著探頭架軸向有效長度的設計和探頭架數量的選取。
在螺距P的計算公式中，0角和鋼管外徑d，是已知的，因此求解的關鍵在于γ角。由圖6-23易得到關系式：
tany =sinθtanδ' (6-12)
因此可以將求解y角的問題，轉化為求解δ＇角。由于采用解析幾何的方法求解y角會使計算變得很復雜，下面介紹一種較為簡單的方法來求解y角，只要螺距計算值與實測值的誤差在允許范圍之內，不會影響到檢測探頭架的設計即可。
當V形輪的θ角和δ角確定時，V形輪在傳送機構上的位姿也就唯一確定了。建立不銹鋼管在V形輪上傳送的運動模型，確定V形輪與鋼管軸線的傾斜角度，將鋼管相切于V形輪斜面，如圖6-25所示。
以不銹鋼管橫截面為投影面，將傳送模型投影至該面，得到傳送模型鋼管橫截面投影圖，如圖6-26所示。從而可知，不同規格鋼管在V形輪上的接觸點所組成的線為圖中所示切線，也即V形輪斜面在投射面內的投射線。其與鋼管旋轉速度v方向相同，與水平面的夾角即為8＇角。由于V形輪的位姿已定，故切線是一定的，因此切線與水平面的夾角8＇可通過作圖法得到，精度可控制到小數點后一位。通過作圖法得到的角8＇和V形輪傾斜角0即可算出不同規格鋼管的掃查螺距。
表6-3為不同規格不銹鋼管掃查螺距的計算值和實測值對比。所選的V形輪斜面傾角8為30°，外形尺寸為φ2250mm，傾斜角0為32°，電動機轉速為1400r／min，減速機速比為15：1。由表6-3中的數據可知，計算值與實測值相差不超過20mm。因此該計算方法簡單、準確、有效、可行，在誤差允許的范圍之內。故此方法可視為一種方便快捷的鋼管掃查螺距計算方法。
