(高清版)GB∕T 38897-2020 無損檢測 彈性模量和泊松比的超聲測量方法

無損檢測彈性模量和泊松比的超聲測量方法Poisson'sratiousingultr國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會 Ⅲ 1 1 1 2 2 3 4 8附錄A(資料性附錄)彈性模量和泊松比檢測材料 附錄B(資料性附錄)彈性模量和泊松比測量及不確定度評定實(shí)例 IⅢGB/T38897—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國無損檢測標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC56)提出并歸口。1GB/T38897—2020無損檢測彈性模量和泊松比的超聲測量方法本標(biāo)準(zhǔn)適用于檢測金屬和非金屬固體材料的彈性模量和泊松比，2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T10623金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)術(shù)語GB/T12604.1無損檢測術(shù)語超聲檢測GB/T10623、GB/T12604.1和GB/T15014界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1在無限或半無限彈性介質(zhì)中傳播的波。3.2在有界彈性介質(zhì)中傳播的波。3.4GB/T38897—2020a)半波檢波檢測信號b)雙極性檢測信號圖1回波信號前沿示意圖4人員要求從事材料彈性模量和泊松比測量的人員應(yīng)掌握一定的超聲檢測知識。按照本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的人員，應(yīng)掌握與本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的技術(shù)與知識，并由雇主或其代理對其進(jìn)行崗位培訓(xùn)和操作授權(quán)。5方法概要5.1原理固體材料中的超聲波傳播速度由其彈性模量和密度決定。在已知材料密度的基礎(chǔ)上，通過測量超聲波在固體材料中的傳播速度，計(jì)算獲得材料的彈性模量和泊松比，檢測方法包括適用于塊狀試樣的體波法和適用于圓形截面桿狀試樣的導(dǎo)波法。體波法通過測量塊狀固體中縱波和橫波的傳播時(shí)間和傳播距離，獲得材料的縱波聲速和橫波聲速，由材料的縱波聲速、橫波聲速和密度計(jì)算獲得材料的楊氏模量，由材料的橫波聲速和密度計(jì)算獲得材料的剪切模量，由材料的縱波聲速和橫波聲速計(jì)算獲得材料的泊松比。導(dǎo)波法通過測量圓形細(xì)桿中縱波和扭轉(zhuǎn)波的傳播時(shí)間和傳播距離，獲得材料的縱波聲速和扭轉(zhuǎn)波聲速，由材料的縱波聲速和密度計(jì)算獲得材料的楊氏模量，由材料的扭轉(zhuǎn)波聲速和密度計(jì)算獲得材料的剪切模量，由材料的縱波聲速和扭轉(zhuǎn)波聲速計(jì)算獲得材料的泊松比。5.2方法特性體波法利用在半無限彈性介質(zhì)中傳播的聲波速度測量彈性模量和泊松比，測量橫波聲速，計(jì)算獲得剪切模量；測量縱波聲速和橫波聲速，計(jì)算獲得楊氏模量或泊導(dǎo)波法利用圓形截面桿中傳播的聲波速度測量彈性模量和泊松比，測量縱波聲速或扭轉(zhuǎn)波聲速，計(jì)算獲得楊氏模量或剪切模量；測量縱波聲速和扭轉(zhuǎn)波聲速，計(jì)算獲得泊松比。按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法檢測彈性模量和泊松比的材料名稱參見附錄A。5.3方法選擇依據(jù)體波法適用于厚度不小于5mm的塊狀試樣，且垂直于聲波傳播方向的最小尺寸應(yīng)不小于換能器直徑或長邊尺寸的3倍。導(dǎo)波法適用于直徑不大于5mm的圓形截面桿狀試樣，且長度不小于100mm,長徑比不小于40。各向異性材料按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法獲得的彈性模量為沿聲束傳播方向的彈性模量。根據(jù)試樣的制備難易程度和換能器的尺寸選擇檢測方法，如板材和棒材檢測宜采用體波法，絲材檢測宜采用導(dǎo)波法。23GB/T38897—20206設(shè)備檢測儀器由A型脈沖反射式超聲波探傷設(shè)備(或A型脈沖反射式超聲脈沖信號收發(fā)儀和示波器)和超聲換能器組成。超聲脈沖信號收發(fā)儀用于產(chǎn)生電脈沖信號激勵超聲換能器發(fā)射超聲波，并對超聲換能器接收超聲回波輸出的脈沖電信號放大和濾波處理。示波器用于顯示超聲脈沖信號收發(fā)儀輸出的脈沖電信號。超聲換能器用于反射和接受超聲波信號和信號采集。檢測儀器特性應(yīng)至少達(dá)到如下a)儀器激勵電脈沖信號的電壓與峰值頻率(脈沖寬度)可調(diào)，電壓不低于60V,峰值頻率調(diào)整范圍至少覆蓋1MHz～15MHz。測量橫波聲速，尺寸應(yīng)不大于試樣垂直于聲傳播方向的最小尺寸的1/3。f)換能器頻率的選擇應(yīng)考慮材料的聲衰減和缺欠的分散率。體波法檢測頻率一般為1MHz~15MHz,導(dǎo)波法檢測頻率一般為50kHz～200kHz。為得到更高精度的彈性模量和泊松比6.2試樣試樣放置換能器的兩檢測表面(聲波入射面和反射面)之間的距離(試樣厚度)應(yīng)不小于5mm,且直于聲波傳播方向的最小尺寸應(yīng)不小于換能器直徑或長邊尺寸的3倍，且不小于波長的10倍。試樣為圓形截面桿，桿直徑不大于5mm,且長度不小于100mm,長徑比不小于40,桿兩端面平行保證穩(wěn)定可靠的超聲耦合。用于測量被測試樣厚度h或長度l的游標(biāo)卡尺或千分尺(或其他等效量具),測量精度應(yīng)不低于0.1%。被測試樣密度應(yīng)依據(jù)材料類型依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量，測量精度應(yīng)不低于0.1%。4GB/T38897—20207檢測規(guī)程7.1檢測區(qū)域根據(jù)使用的儀器和現(xiàn)場實(shí)際情況，按照有關(guān)文件的要求選擇檢測區(qū)域。如材料特殊或結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適宜時(shí)在同一被測試樣上，選擇多個檢測位置，并記錄檢測信號對應(yīng)的檢測位置。7.2表面要求被測試樣表面應(yīng)清潔平整，檢測前，應(yīng)將對可能引起錯誤解釋的表面疑物予以清除。7.3換能器布置方案換能器布置于檢測區(qū)域的指定位置。體波法中應(yīng)保證縱波聲速和橫波聲速測量時(shí)，縱波換能器與橫波換能器位于同一檢測位置。7.4檢測儀器的調(diào)整和設(shè)置超聲脈沖信號收發(fā)儀器調(diào)整到正常工作狀態(tài)，設(shè)置脈沖激勵頻率、脈沖激勵電壓、接收信號濾波帶寬、接收信號放大增益、A掃信號顯示位置和寬度等檢測7.5體波法體波法通過測量塊狀固體中縱波和橫波的傳播速度獲得其彈性模量和泊松比，其檢測系統(tǒng)如圖2所示。耦合劑□□□口試樣圖2體波法彈性模量和泊松比檢測系統(tǒng)示意圖7.5.2.1通過測量被測試樣的厚度和縱波在其中的傳播時(shí)間，獲得被測試樣的縱波聲速。7.5.2.2縱波換能器放置于被測試樣聲波入射面，施加耦合劑，保證良好耦合，調(diào)整超聲脈沖信號收發(fā)儀，使底面回波信噪比不低于10dB,調(diào)整示波器，獲得盡可能多的底面回波信號，如圖3所示。7.5.2.3聲波從入射面?zhèn)鞑ブ练瓷涿嬖賯鞑セ厝肷涿娣Q為一次完整路徑傳播，一次完整路徑傳播為2倍被測試樣厚度。第一個回波信號和最后一個回波信號之間的完整路徑傳播次數(shù)n,等于回波個數(shù)5GB/T38897—2020減1。如圖3所示，回波1和回波5之間完整路徑傳播次數(shù)為4。圖3回波波形圖7.5.2.4測量第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差△t?。7.5.2.5按式(1)計(jì)算被測試樣的縱波聲速：…………v?——縱波聲速，單位為米每秒(m/s);n?——第一個回波信號和最后一個回波信號之間的完整路徑傳播次數(shù)；h——厚度，單位為米(m);△t?——第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差，單位為秒(s)。7.5.3橫波聲速測量7.5.3.1通過測量被測試樣的厚度和橫波在其中的傳播時(shí)間，獲得被測試樣的橫波聲速。7.5.3.2橫波換能器放置于被測試樣聲波入射面，施加耦合劑，保證良好耦合，調(diào)整超聲脈沖信號收發(fā)儀，使底面回波信噪比不低于10dB,調(diào)整示波器，獲得盡可能多的底面回波信號，如圖2所示。7.5.3.3計(jì)算第一個回波信號和最后一個回波信號之間的完整路徑傳播次數(shù)ng。7.5.3.4測量第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差△tg。7.5.3.5按式(2)計(jì)算被測試樣的橫波聲速：式中：v,——橫波聲速，單位為米每秒(m/s);…………n,——第一個回波信號和最后一個回波信號之間完整路徑傳播次數(shù)；△t.——第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差，單位為秒(s)。7.5.4彈性模量和泊松比計(jì)算7.5.4.1計(jì)算方法根據(jù)聲波傳播規(guī)律，由待測材料的縱波聲速、橫波聲速和密度，計(jì)算得到待測材料的彈性模量和泊松比。7.5.4.2楊氏模量按式(3)計(jì)算被測試樣的楊氏模量：6GB/T38897—2020………(3)式中：E——楊氏模量，單位為帕斯卡(Pa);p——密度，單位為千克每立方米(kg/m3);vg——橫波聲速，單位為米每秒(m/s);v?-——縱波聲速，單位為米每秒(m/s)。7.5.4.3剪切模量按式(4)計(jì)算被測試樣的剪切模量：式中：G——剪切模量，單位為帕斯卡(Pa);p——密度，單位為千克每立方米(kg/m3);vg——橫波聲速，單位為米每秒(m/s)。7.5.4.4泊松比按式(5)計(jì)算被測試樣的泊松比：式中：…….v?——縱波聲速，單位為米每秒(m/s);7.6導(dǎo)波法7.6.1檢測系統(tǒng)示意圖導(dǎo)波法通過測量圓形細(xì)桿中縱波和扭轉(zhuǎn)波的傳播速度獲得其彈性模量和泊松比。檢測系統(tǒng)如圖4所示。波導(dǎo)桿□O超聲脈沖信號收發(fā)儀OO00口超聲換能器示波器圖4導(dǎo)波法彈性模量和泊松比檢測系統(tǒng)示意圖7GB/T38897—20207.6.2縱波聲速測量7.6.2.1通過測量被測試樣的長度和縱波在其中的傳播時(shí)間，獲得被測試樣的縱波聲速。7.6.2.2磁致伸縮波導(dǎo)桿式縱波換能器放置于被測試樣聲波入射面，采用釬焊法將換能器的波導(dǎo)桿與被測試樣焊接在一起，保證良好耦合，調(diào)整超聲脈沖信號收發(fā)儀，使底面回波信噪比不低于10dB,調(diào)整示波器，獲得盡可能多的底面回波信號，如圖3所示。7.6.2.3計(jì)算第一個回波信號和最后一個回波信號之間的完整路徑傳播次數(shù)ng。7.6.2.4測量第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差△tg。7.6.2.5按式(6)計(jì)算被測試樣材料的縱波聲速：式中：vi?g——縱波聲速，單位為米每秒(m/s);…………nig——第一個回波信號和最后一個回波信號之間的完整路徑傳播次數(shù)；第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差，單位為秒(s)。7.6.3扭轉(zhuǎn)波聲速測量7.6.3.1通過測量被測試樣的長度和扭轉(zhuǎn)波在其中的傳播時(shí)間，獲得被測試樣的扭轉(zhuǎn)波聲速。7.6.3.2磁致伸縮波導(dǎo)桿式扭轉(zhuǎn)波換能器放置于被測試樣聲波入射面，采用釬焊法將換能器的波導(dǎo)桿與被測試樣焊接在一起，保證良好耦合，調(diào)整超聲脈沖信號收發(fā)儀，使底面回波信噪比不低于10dB,調(diào)整示波器，獲得盡可能多的底面回波信號，如圖3所示。7.6.3.3計(jì)算第一個回波信號和最后一個回波信號之間的完整路徑傳播次數(shù)ng。7.6.3.4測量第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差△tg。7.6.3.5按式(7)計(jì)算被測試樣的扭轉(zhuǎn)波聲速：式中：vig——扭轉(zhuǎn)波聲速，單位為米每秒(m/s);ng——第一個回波信號和最后一個回波信號之間的完整路徑傳播次數(shù)；△t?g——第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差，單位為秒(s)。7.6.4彈性模量和泊松比計(jì)算7.6.4.1計(jì)算方法根據(jù)聲波傳播規(guī)律，由待測材料的縱波聲速、扭轉(zhuǎn)波聲速和密度，計(jì)算得到待測材料的彈性模量和泊松比。7.6.4.2楊氏模量按式(8)計(jì)算被測試樣的楊氏模量：E=pvg2…………(8)式中：8GB/T38897—2020p——密度，單位為千克每立方米(kg/m3);vg———縱波聲速，單位為米每秒(m/s)。7.6.4.3剪切模量按式(9)計(jì)算被測試樣的剪切模量：G=pv?g2…………(9)式中：G--——剪切模量，單位為帕斯卡(Pa);p———密度，單位為千克每立方米(kg/m3);vg———扭轉(zhuǎn)波聲速，單位為米每秒(m/s)。7.6.4.4泊松比按式(10)計(jì)算被測試樣的泊松比：式中：…………vig——縱波聲速，單位為米每秒(m/s);vg——扭轉(zhuǎn)波聲速，單位為米每秒(m/s)。7.7檢測步驟7.7.1體波法檢測步驟7.7.1.1按7.4調(diào)整和設(shè)置檢測儀器。根據(jù)換能器布置方案，縱波換能器穩(wěn)定耦合在檢測位置。7.7.1.2記錄示波器測出的被測試樣中第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差和完整路徑傳播次數(shù)。7.7.1.3根據(jù)式(1),計(jì)算被測試樣的縱波聲速。7.7.1.4采用橫波換能器重復(fù)7.7.1.1和7.7.1.2,根據(jù)式(2),計(jì)算被測試樣的橫波聲速。7.7.1.5根據(jù)式(3)、式(4)和式(5),計(jì)算被測試樣的楊氏模量、剪切模量和泊松比。7.7.1.6體波法彈性模量和泊松比測量實(shí)例參見附錄B。7.7.2導(dǎo)波法檢測步驟7.7.2.1按7.4調(diào)整和設(shè)置檢測儀器。根據(jù)換能器布置方案，磁致伸縮波導(dǎo)桿式縱波換能器穩(wěn)定耦合在圓形截面桿試樣一端。7.7.2.2記錄示波器測出的被測試樣中第一個回波信號前沿和最后一個回波信號前沿之間的時(shí)間差和完整路徑傳播次數(shù)。7.7.2.3根據(jù)式(6),計(jì)算被測試樣圓形截面桿內(nèi)部的縱波聲速。7.7.2.4采用磁致伸縮波導(dǎo)桿式扭轉(zhuǎn)波換能器重復(fù)7.7.2.1和7.7.2.2,根據(jù)式(7),計(jì)算被測試樣圓形截面桿內(nèi)部的扭轉(zhuǎn)波聲速。7.7.2.5根據(jù)式(8)、式(9)和式(10),計(jì)算被測試樣的楊氏模量、剪切模量和泊松比。7.7.2.6導(dǎo)波法彈性模量和泊松比測量實(shí)例，參見附錄B。報(bào)告應(yīng)包括且不限于下列內(nèi)容：9GB/T38897—2020a)檢測方法；(資料性附錄)彈性模量和泊松比檢測材料按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法檢測彈性模量和泊松比的材料名稱如表A.1所示。表A.1彈性模量和泊松比檢測材料匯總表檢測方法材料名稱體波法碳鋼、不銹鋼、工具鋼、鋁、粉末合金、陶瓷、高聚物黏結(jié)炸藥導(dǎo)波法碳鋼、不銹鋼、特殊不銹鋼、鋁、鋁青銅、鎢、碳、形狀記憶合金、高溫合金、粉末合金、彈性合金GB/T38897—2020(資料性附錄)彈性模量和泊松比測量及不確定度評定實(shí)例B.1概述本附錄以鋼塊和碳棒為例分別說明體波法和導(dǎo)波法測量彈性模量和泊松比的不確定度評定。在下面的不確定評定中，待測材料為鋼塊和碳棒，待測的各分量互不相干，因此靈敏系數(shù)均為1,在下面的評定中不再單獨(dú)列出關(guān)于靈敏系數(shù)的說明。B.2不確定度來源測量彈性模量和泊松比的不確定度來源主要有：a)縱波/橫波聲時(shí)測量不確定度，包括其測量重復(fù)性、模數(shù)轉(zhuǎn)換精度所引入的測量不確定度等；b)游標(biāo)卡尺引入的長度測量不確定度；c)被測試樣的密度測量不確定度。B.3體波法檢測鋼塊彈性模量和泊松比及其不確定度評定利用體波法檢測鋼塊的彈性模量和泊松比，使用示波器、超聲脈沖信號收發(fā)儀和接觸式壓電換能器搭建的通用檢測系統(tǒng)測量縱波聲時(shí)和橫波聲時(shí)，使用游標(biāo)卡尺測量待測材料厚度，重復(fù)測量10次，取測量的平均值作為各個測量量的基本值，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差，測量結(jié)果分別如表B.1、表B.2和表B.3所示。表B.1縱波聲時(shí)測量值單位為微秒123456789均值t0.0016表B.2橫波聲時(shí)測量值單位為微秒123456789標(biāo)準(zhǔn)差urs表B.3厚度測量值單位為毫米123456789均值h標(biāo)準(zhǔn)差un9.849.869.829.809.849.869.829.829.809.849.830.0070測量量平均值的標(biāo)準(zhǔn)差按式(B.1)計(jì)算：GB/T38897—2020式中：n——重復(fù)測量次數(shù)；x;——第i次測量的數(shù)值；x——n次測量的平均值?！?B.1)B.3.2縱波聲速測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.3.2.1縱波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.3.2.1.1縱波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定縱波聲時(shí)測量的重復(fù)性采用A類評定，縱波聲時(shí)均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定為其多次測量值的標(biāo)準(zhǔn)差：um=0.0016μs…………(B.2)B.3.2.1.2縱波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定數(shù)據(jù)采樣卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換引入的測量不確定度采用B類評定?？v波聲時(shí)測量精度取決于采樣頻率和電壓分辨率，經(jīng)驗(yàn)表明數(shù)據(jù)采樣卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差引起的測量誤差一般不會超過5個采樣周期。當(dāng)使用100MHz的采樣頻率時(shí)，系統(tǒng)測量聲時(shí)的誤差不超過50ns,因此縱波聲時(shí)的示值誤差的半?yún)^(qū)間為25ns,引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度按均勻分布估計(jì)，則縱波聲時(shí)的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u=25ns/√3=0.0144μs…………(B.3)B.3.2.1.3縱波聲時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度縱波聲時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u=√uu2+uu2=0.0145μs…………(B.4)B.3.2.2厚度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.3.2.2.1厚度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定厚度測量的重復(fù)性采用A類評定，厚度均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定為其多次測量值的標(biāo)準(zhǔn)差：un1=0.0070mm…………(B.5)B.3.2.2.2厚度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定厚度測量使用分辨力為0.02mm的游標(biāo)卡尺，其測量分辨力引入的測量不確定度采用B類評定。示值誤差的半?yún)^(qū)間為0.01mm,按均勻分布估計(jì)，B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：un?=0.01mm/√3=0.0058mm…………(B.6)B.3.2.2.3厚度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度厚度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：un=√un?2+un?2=0.0091mm…………(B.7)B.3.2.3縱波聲速測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定縱波聲速由縱波聲時(shí)和厚度計(jì)算，縱波聲速和其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：B.3.3橫波聲速測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.3.3.1橫波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.3.3.1.1橫波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定橫波聲時(shí)測量的重復(fù)性采用A類評定，橫波聲時(shí)均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定為其多次測量值的標(biāo)準(zhǔn)差：ug?=0.0016μs…………(B.10)B.3.3.1.2橫波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定橫波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定與縱波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定相同，對數(shù)據(jù)采樣卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換引入的測量不確定度采用B類評定：us2=25ns/√3=0.0144μs……(B.11)B.3.3.1.3橫波聲時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度橫波聲時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：B.3.3.2厚度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定厚度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定與縱波相同，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u=√un2+un2=0.0091mmB.3.3.3橫波聲速測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定橫波聲速由橫波聲時(shí)和厚度計(jì)算，橫波聲速和其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為： B.3.4密度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定鋼密度p取7.84g/cm3,測量精度小于或等于0.1%,取95%置信度，擴(kuò)展因子為2,計(jì)算得到其不確定度up為0.0039g/cm3。B.3.5彈性模量和泊松比測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.3.5.1楊氏模量測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由7.5.4.2式(3),代入縱波聲速、橫波聲速和密度值計(jì)算得到楊氏模量：GB/T38897—2020………………(B.16)其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度由縱波聲速、橫波聲速和密度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算得到：取包含因子為3,則待測材料的楊氏模量的擴(kuò)展不確定度為：UE=3uE=3.462GPa……(B.18)B.3.5.2剪切模量測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由7.5.4.3式(4),代入橫波聲速和密度值計(jì)算得到剪切模量：G=pv,2=79.86GPa……(B.19)其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度由橫波聲速和密度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算得到：……(B.20)取包含因子為3,則待測材料的剪切模量的擴(kuò)展不確定度為：Ug=3ug=1.218GPa…………(B.21)B.3.5.3泊松比測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由7.5.4.4式(5),代入縱波聲速和橫波聲速計(jì)算得到泊松比：……(B.22)其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度由縱波聲速和橫波聲速的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算得到：……(B.23)取包含因子為3,則待測材料的泊松比的擴(kuò)展不確定度為：U,=3uμ=0.018…………(B.24)B.4導(dǎo)波法檢測碳棒彈性模量和泊松比及其不確定度評定B.4.1縱波聲時(shí)、扭轉(zhuǎn)波聲時(shí)和長度測量值利用導(dǎo)波法測量碳棒的彈性模量和泊松比，使用示波器、超聲脈沖信號收發(fā)儀和致伸縮波導(dǎo)桿式超聲換能器搭建的通用測量系統(tǒng)測量縱波聲時(shí)和扭轉(zhuǎn)波聲時(shí)，使用游標(biāo)卡尺測量待測材料長度，重復(fù)測量10次，取測量的平均值作為各個測量量的基本值，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差，測量結(jié)果分別如表B.4、表B.5和表B.6所示。表B.4縱波聲時(shí)測量值單位為微秒12346789均值t標(biāo)準(zhǔn)差uig42.5442.5842.5742.5842.5942.5042.4842.5242.5042.4942.540.0133表B.5扭轉(zhuǎn)波聲時(shí)測量值單位為微秒l23456789均值t標(biāo)準(zhǔn)差umg76.8476.8876.8876.8676.8876.8276.8676.8676.8476.8476.860.0066表B.6長度測量值單位為毫米123456789均值標(biāo)準(zhǔn)差u70.8070.8470.9070.7870.7470.7270.8070.9070.9070.8670.820.0212測量量平均值的標(biāo)準(zhǔn)差按式(B.1)計(jì)算。B.4.2縱波聲速測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.4.2.1縱波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.4.2.1.1縱波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定縱波聲時(shí)測量的重復(fù)性采用A類評定，縱波聲時(shí)均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定為其多次測量值的標(biāo)準(zhǔn)差：uig1=0.0133μs…………(B.25)B.4.2.1.2縱波聲時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定數(shù)據(jù)采樣卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換引入的測量不確定度采用B類評定。縱波聲時(shí)測量精度取決于采樣頻率和電壓分辨率，經(jīng)驗(yàn)表明數(shù)據(jù)采樣卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差引起的測量誤差一般不會超過5個采樣周期。當(dāng)使用100MHz的采樣頻率時(shí)，系統(tǒng)測量聲時(shí)的誤差不超過50ns,因此縱波聲時(shí)的示值誤差的半?yún)^(qū)間為25ns,引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度按均勻分布估計(jì)，則縱波聲時(shí)的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uig2=25ns/√3=0.0144μs…………(B.26)B.4.2.1.3縱波聲時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度縱波聲時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u=√ugi2+ug2=0.0196μs…………(B.27)B.4.2.2長度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.4.2.2.1長度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定長度測量的重復(fù)性采用A類評定，厚度均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定為其多次測量值的標(biāo)準(zhǔn)差：u=0.0212mm…………(B.28)B.4.2.2.2長度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定長度測量使用分辨力為0.02mm的游標(biāo)卡尺，其測量分辨力引入的測量不確定度采用B類評定。示值誤差的半?yún)^(qū)間為0.01mm,按均勻分布估計(jì)，B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u?=0.01mm/√3=0.0058mm…………(B.29)B.4.2.2.3長度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度長度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u?=√un2+u??2=0.0220mm…………(B.30)B.4.2.3縱波聲速測量值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定縱波聲速由縱波聲時(shí)和厚度計(jì)算，縱波聲速和其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：B.4.3扭轉(zhuǎn)波聲速