相控陣超聲探傷儀校準(zhǔn)規(guī)范

1相控陣超聲探傷儀校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范規(guī)定了具有B型顯示功能的相控陣超聲探傷儀的計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件和校準(zhǔn)方法。適用于相控陣超聲探傷儀B型顯示模式下的計(jì)量特性的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJG746—2004超聲探傷儀JJF1001—2011通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義JJF1034—2005聲學(xué)計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義GB3102.7—1993聲學(xué)的量和單位GB/T3947—1996聲學(xué)名詞術(shù)語(yǔ)GB/T12604.1—2005無(wú)損檢測(cè)術(shù)語(yǔ)超聲檢測(cè)JB10062—1999超聲探傷用探頭性能測(cè)試方法ASTME2491-06相控陣超聲檢測(cè)儀器及系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)則；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)則。3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位本規(guī)范采用GB3102.7—1993中規(guī)定的量和單位。本規(guī)范采用JJF1001—2011、JJF1034—2005、GB/T12604.1—2005中界定的和以下術(shù)語(yǔ)及定義。3.1B型顯示Bmodedisplay一種能夠顯示被檢件的橫截面圖像，指示反射體的大致尺寸及其相對(duì)位置的超聲信息顯示方法。3.2成像橫向分辨力lateralimagingresolution成像系統(tǒng)在與聲束軸線垂直的方向的分辨力。3.3成像縱向分辨力axialimagingresolution成像系統(tǒng)在聲束軸線方向的分辨力。4概述相控陣超聲探傷儀一般由主機(jī)和探頭(又稱為換能器陣列)組成。探頭一般是由若干壓電陣元組成的陣列。相控陣超聲探傷儀通過主機(jī)獨(dú)立控制探頭中的各個(gè)陣元，實(shí)現(xiàn)探頭聲束的相控發(fā)射與接收，在介質(zhì)指定空間區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)超聲波的偏轉(zhuǎn)和聚焦。常用探頭分為直探頭與斜探頭，此外還有與探頭配套使用的各種楔塊等。JJF1338—20122超聲探傷時(shí)，缺陷的位置L由公式(1)確定。5計(jì)量特性5.1扇掃成像橫向分辨力扇掃成像橫向分辨力一般不大于2mm。5.2扇掃成像縱向分辨力扇掃成像縱向分辨力一般不大于2mm。5.3短缺陷分辨力短缺陷分辨力一般不大于5mm。5.4成像橫向幾何尺寸測(cè)量誤差人工缺陷成像的橫向幾何尺寸測(cè)量誤差一般不超過±5%。5.5成像縱向幾何尺寸測(cè)量誤差人工缺陷成像的縱向幾何尺寸測(cè)量誤差一般不超過士5%。5.6扇掃角度范圍測(cè)量誤差通過對(duì)人工缺陷的扇形掃查成像，確定掃查角度范圍，測(cè)量誤差一般不超過士3°。5.7扇掃角度分辨力角度分辨力一般不大于2.5°。注：由于校準(zhǔn)無(wú)需作出合格與否的判定，因此上述技術(shù)指標(biāo)僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件溫度：18℃~28℃6.2標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備專用試塊A、B具有一系列不同位置、不同角度、不同尺寸的規(guī)則通孔和盲孔以模圖1專用試塊A的結(jié)構(gòu)示意圖圖1專用試塊A的結(jié)構(gòu)示意圖&222名3-42×3B386B3862137A-1倉(cāng)石9·葉A·2A·28態(tài)態(tài)A-3A-3AA-1區(qū)放大圖安uA-1區(qū)放大圖安uZt0Z—8EELHF57校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法相控陣超聲探傷儀的校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。表1相控陣超聲探傷儀校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽表1扇掃成像橫向分辨力2扇掃成像縱向分辨力3短缺陷分辨力4成像橫向幾何尺寸測(cè)量誤差5成像縱向幾何尺寸測(cè)量誤差6扇掃角度范圍測(cè)量誤差7扇掃角度分辨力7.2校準(zhǔn)方法調(diào)節(jié)相控陣超聲探傷儀到B型顯示工作狀態(tài)，進(jìn)行如下校準(zhǔn)。7.2.1扇掃成像橫向分辨力將探頭放置在試塊A中A-1區(qū)一系列通孔的下端面，在探頭與試塊表面之間涂敷合適的耦合劑，并施加一定的壓力確保良好耦合，調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)扇形掃查，確保A-1區(qū)中的人工缺陷都在顯示區(qū)域中。成像中所能分開的最小間距即為該工作狀態(tài)下的成像橫向分辨力。7.2.2扇掃成像縱向分辨力將探頭放置在試塊A中A-2區(qū)一系列通孔的上端面，在探頭與試塊表面之間涂敷合適的耦合劑，并施加一定的壓力確保良好耦合，調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)扇形掃查，確保A-2區(qū)中的同一組人工缺陷都在顯示區(qū)域中。成像中所能分開的最小間距即為該工作狀態(tài)下的成像縱向分辨力。7.2.3短缺陷分辨力將探頭放置在試塊A中A-3區(qū)一系列人工缺陷的下端面，在探頭與試塊表面之間涂敷合適的耦合劑，并施加一定的壓力確保良好耦合，調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)掃查成像。圖像中所能清晰顯示的最小長(zhǎng)度的人工缺陷的長(zhǎng)度即為該設(shè)備對(duì)短缺陷的分辨力。7.2.4成像橫向幾何尺寸測(cè)量誤差將探頭放置在試塊B中B-1區(qū)一系列通孔的左端面及B-2區(qū)一系列通孔的下端面，在探頭與試塊表面之間涂敷合適的耦合劑，并施加一定的壓力確保良好的耦合，調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)線性掃查或扇形掃查得到清晰圖像。在圖像上，依次選擇不同孔圖像的中心并進(jìn)行橫向間距測(cè)量，讀取不同孔圖像之間的橫向距離測(cè)量值。用試塊上該兩孔之間的標(biāo)稱值減去測(cè)量值，即為設(shè)備對(duì)該兩個(gè)孔橫向幾何尺寸測(cè)量的誤差。67.2.5成像縱向幾何尺寸測(cè)量誤差將探頭放置在試塊B中B-1區(qū)一系列通孔的下端面，在探頭與試塊表面之間涂敷合適的耦合劑，并施加一定的壓力確保良好耦合，調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)線性掃查或扇形掃查得到清晰圖像。在圖像上，依次選擇不同孔圖像的中心并進(jìn)行縱向間距測(cè)量，讀取不同孔圖像之間的縱向距離測(cè)量值。由試塊上該兩孔之間的標(biāo)稱值減去測(cè)量值，即為設(shè)備對(duì)該兩個(gè)孔縱向幾何尺寸測(cè)量的誤差。7.2.6扇掃角度范圍測(cè)量誤差將探頭放置在試塊B中B-3區(qū)一系列通孔的上端面，在探頭與試塊表面之間涂敷合適的耦合劑，并施加一定的壓力確保良好耦合。對(duì)于直探頭，本規(guī)范推薦采用3個(gè)掃描角度范圍，該掃描角度范圍的選取以垂直于探頭陣元分布方向并通過探頭中心的線為0°參考左右對(duì)稱，推薦選取的角度范圍如下：20°(+15°N.An°L±2n).2N°(±AN)-對(duì)于斜探頭，由于偏轉(zhuǎn)角度及掃描范圍差異較大，本規(guī)范推薦根據(jù)客戶要求或根據(jù)儀器情況由實(shí)驗(yàn)室指定角度范圍。設(shè)定不同的扇形掃查角度范圍，調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)扇形掃查得到清晰的圖像。在圖像中數(shù)出缺陷圖像的數(shù)目，并根據(jù)試塊中人工缺陷的示意圖，計(jì)算出實(shí)際掃查角度。如果在同一個(gè)增益下，無(wú)法全部顯示掃查范圍內(nèi)所有人工缺陷的圖像；應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)增益，使得在該圖像中盡可能同時(shí)顯示出該區(qū)域所有的人工缺陷。7.2.7扇掃角度分辨力將探頭放置在試塊B中B-3區(qū)一系列通孔的上端面，在探頭與試塊表面之間涂敷合適的耦合劑，并施加一定的壓力確保良好耦合，調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)扇形掃查。圖像中所能分開的最小角度間距即為該工作狀態(tài)下的扇掃角度分辨力。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8.1校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理所有的數(shù)據(jù)應(yīng)先計(jì)算后修約，出具的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)均保留一位小數(shù)。8.2校準(zhǔn)證書相控陣超聲探傷儀校準(zhǔn)后出具校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)證書應(yīng)包括的信息及推薦的校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)格式見附錄A。8.3校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度按JJF1059—1999進(jìn)行評(píng)定，不確定度評(píng)定實(shí)例見附錄C。9復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校時(shí)間間隔建議為1年。然而，復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短取決于其使用情況，如環(huán)境條件、使用頻率、測(cè)量對(duì)象等，因此使用單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校的時(shí)間間隔。7附錄A校準(zhǔn)證書內(nèi)容A.1校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包括以下信息：a)標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”;b)證書的編號(hào)、頁(yè)碼及總頁(yè)數(shù)；c)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址；d)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期；e)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果不在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn));f)送校單位的名稱和地址；g)被校相控陣超聲探傷儀的描述和明確標(biāo)識(shí)；h)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的名稱及代號(hào)；i)校準(zhǔn)所用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的名稱、技術(shù)參數(shù)及有效期；j)校準(zhǔn)時(shí)的環(huán)境條件；k)校準(zhǔn)結(jié)果；l)校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度；m)復(fù)校時(shí)間間隔的建議；n)校準(zhǔn)人簽名、核驗(yàn)人簽名、批準(zhǔn)人簽名；o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；p)未經(jīng)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制校準(zhǔn)證書的聲明。8校準(zhǔn)結(jié)果探頭型號(hào)：探頭編號(hào)：扇掃成像橫向分辨力/扇掃成像縱向分辨力/短缺陷分辨力/mm(A-3區(qū))成像橫向幾何尺寸測(cè)量誤差/mm測(cè)量值：(B-1區(qū))成像橫向幾何尺寸標(biāo)稱值：5.010.015.020.025.035.045.055.0測(cè)址誤差/mm測(cè)量值：(B-2區(qū))成像縱向幾何尺寸標(biāo)稱值：3.06.09.012.015.018.021.030.039.045.0測(cè)量誤差/mm測(cè)量值：(B-1區(qū))誤差：成像縱向幾何尺寸標(biāo)稱值：2.55.07.510.012.515.017.520.022.525.027.5測(cè)量誤差/mm測(cè)量值：(B-2區(qū))誤差：直探頭扇掃角度范圍設(shè)定掃描角度范圍(儀器設(shè)定):30°(±15°)60°(±30°)80°(±40°)測(cè)量誤差/(°)顯示掃描角度范圍(圖像讀取):(B-3區(qū))誤差：斜探頭扇掃角度范圍測(cè)量誤差/(°)(B-3區(qū))設(shè)定掃描角度范圍(儀器設(shè)定):標(biāo)稱掃描范圍(自行選擇)顯示掃描角度范圍(圖像讀取):實(shí)際測(cè)量掃描范圍扇掃角度分辨力/mm(B-3區(qū))校準(zhǔn)的環(huán)境條件；溫度℃;相對(duì)濕度%JJF1338—20129專用試塊的技術(shù)要求本規(guī)范實(shí)驗(yàn)所采用試塊的材料是45#鋼，其聲速為5920m/s,表面粗糙度小于1.6μm。所有的人工缺陷中除了A-3區(qū)中是規(guī)則的圓形盲孔外，其余人工缺陷均為規(guī)則的圓形通孔，試塊的幾何尺寸與人工缺陷的位置及幾何尺寸如圖1、圖2所示。一般來(lái)說，試塊的材料為金屬，表面應(yīng)足夠平整。材料沒有明確的限制，只要確切知道試塊材料的聲速、保證試塊中人工缺陷的加工精度即可。JJF1338—2012校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定本附錄給出了相控陣超聲探傷儀成像檢測(cè)縱向分辨力的不確定度評(píng)定實(shí)例。C.1數(shù)學(xué)模型缺陷的位置由聲速與傳播時(shí)間確定，數(shù)學(xué)模型如公式C.1確定。L=ct(C.1)材料的聲速c與傳播時(shí)間t相互獨(dú)立，相對(duì)不確定度可以寫為：u?g(L)=u2(c)+u2(t)(C.2)C.2A類不確定度的評(píng)定選擇橫向通孔成像結(jié)果為測(cè)量對(duì)象，對(duì)水平投影間距為35mm的兩個(gè)孔進(jìn)行6次獨(dú)立成像檢測(cè)。成像后測(cè)量?jī)煽椎乃酵队伴g距，得到如下數(shù)據(jù)(mm):35.8,35.4,35.4,35.6,35.4,35.6單次測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.163mm,相對(duì)不確定度為0.47%。C.3B類不確定度的評(píng)定B類不確定度主要來(lái)自工件中人工缺陷的加工誤差帶來(lái)的不確定度、輸入聲速誤差帶來(lái)的不確定度、時(shí)間測(cè)量帶來(lái)的不確定度等。1)相距35mm時(shí)人工缺陷間距最大允許誤差為±0.2mm,相對(duì)誤差小于0.57%。以均勻分布考慮，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度2)輸入材料聲速帶來(lái)的最大誤差為1.0%。以均勻分布考慮，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u,=3)時(shí)間測(cè)量中，由于采樣率一般高于40MHz,每個(gè)數(shù)據(jù)代表的時(shí)間間隔約為0.025μs。即便是對(duì)最近的孔成像檢測(cè)，總的傳播時(shí)間約為T=