JJF(陜) 033-2020 超聲波水浸探傷系統(tǒng)校準規(guī)范

JJF(陜)033—2020CalibrationSpecificationforWaterSeaso2020-11-16發(fā)布2021-05-16實施JJF(陜)033－2020JJF(陜)033－2020JJF(陜)033－2020JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》共同構成本規(guī)范制定的基礎用電子測量儀器評價脈沖式超聲波檢測系統(tǒng)的性能的方法》的部分內(nèi)探傷系統(tǒng)實際生產(chǎn)和使用情況，對其具體技術指標和校準方1超聲波水浸探傷系統(tǒng)校準規(guī)范JG746-2004《超聲探傷儀》GB/T17421.1-1998《機床檢驗通則第1部分：在無負荷GB/T17421.2-2016《機床檢驗通則第2部分：數(shù)控軸線的定位精度和重復定位精度的確GJB1580A-2019附錄A《超聲檢驗儀使用性能最低要求及校驗方法》ASTME317-2016《不用電子測量儀器評價脈沖式超聲波檢測系統(tǒng)的性能的方法》其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。超聲波水浸探傷系統(tǒng)采用水浸耦合方法，通過脈沖反射檢測工件的內(nèi)部缺陷。該系統(tǒng)由超聲波探傷儀、機械傳動和掃查裝置、水浸槽、機械控制系統(tǒng)、檢測結果評價分析軟件組成 (見圖1)。JJF(陜)033－20202表1位置精度最大允許誤差名稱最大允許誤差定位精度重復定位精度反向差值運動軸線性軸X軸0.2mm/mY軸0.2mm/mZ軸0.1mm/m回轉軸A軸/B軸/C軸0.2°0.05°表2幾何精度最大允許誤差名稱測量方向最大允許誤差直線度X軸0.1mm/mY軸0.1mm/mZ軸0.1mm/m垂直度X軸與Y軸0.2mm/mX軸與Z軸0.2mm/mZ軸與Y軸0.2mm/m平行度X軸與工作面0.1mm/mY軸與工作面0.1mm/m表3超聲性能要求特性超聲頻率2.25MHz5MHz10MHz15MHz垂直線性誤差5%水平線性誤差2%動態(tài)范圍不小于26dB靈敏度50%信噪比//100%:20%100%:20%100%:20%387.5底面分辨力（鋁中mm7.552.52.5*衰減器衰減誤差總衰減量不小于80dB，每20dB的誤差不超過±1dB，總衰減誤差不超過±2dB*15MHz測試分辨力時，孔底反射波與表面反射波相交處與基線距離應在滿刻度40%以內(nèi)JJF(陜)033－2020表4校準用標準器及配套設備序號儀器設備名稱技術指標1激光干涉儀系統(tǒng)測量范圍0～40）m；最大允許誤差：±（0.5+1×10-6L）μm2光電自準直儀準確度等級：1級測量范圍：-10′～+10′3大理石直角尺準確度等級：0級；型號規(guī)格：400mm×300mm4大理石平尺準確度等級：0級；測量范圍0～600）mm5傾角傳感器正多面棱體示值誤差：±0.01°:測量范圍0～360°)二等6千分表測量范圍：0～5mm7帶有猝發(fā)音函數(shù)信號發(fā)生器頻率范圍（0.5～15）MHz頻率穩(wěn)定度：5×10-4頻率準確度：5×10-4猝發(fā)音正弦失真：0.5%猝發(fā)音包含的正弦波個數(shù)不小于108標準衰減器衰減范圍（0～80）dB；頻率范圍（0～15MHz至少有10dB，1dB，0.1dB三種衰減分檔形式；衰減誤差（0.5%A±0.02）dB，A為衰減量。9靈敏度信噪比試塊金屬聲程≥75mm；平底孔直徑：0.4mm和0.8mm。分辨力試塊平底孔直徑1.2mm；孔深：2.5mm，5.0mm，7.5mm，12.5mm，17.5mm。JJF(陜)033－20204校準前首先檢查外觀及各部分相互作用，確定沒有影響計校準順序由近向遠等距離逐點進行，在測量范圍內(nèi)，校準點不少于8個，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準點，被校準軸以同一進給速度在目標位置間依次移動，使用雙頻激光干涉PXj2SjmaxXj2Sjmin=max=max準點不少于8個，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準點。被校準軸以同一進給速度在目標位置定位精度、重復定位精度和反向差值。C軸校準使用正多面棱體與光電自準直儀，校準方法校準順序由近向遠等距離逐點進行，在測量范圍內(nèi)，校準點不少于8個，也可根據(jù)客戶讀取各目標位置的數(shù)值，使用直線度軟件分析（推薦最小條件法處理數(shù)據(jù)），可得到該測量軸線直線度。當掃查系統(tǒng)為龍門橋式結構時，需分別對X16.2.2兩線性軸的垂直度在測量范圍內(nèi)，大致均勻分布至少5個校準點，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準點。千分表垂直接觸大理石直角尺工作面并讀數(shù)，被校準軸以同一速度移動，取其變化量最大值作5在測量范圍內(nèi)，大致均勻分布至少5個校準點，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準點，平尺平行于被校準軸放置，千分表垂直接觸平尺上表面中心線附近并讀數(shù)，被校準軸以同一速6.3超聲性能校準6.3.1垂直線性誤差信號發(fā)生器與被校系統(tǒng)超聲探傷儀連接(連接方式見圖2),使信號發(fā)生器輸出阻抗、抑制設置為“關”,超聲探傷儀衰減器置適中量值。將超聲探傷儀的發(fā)射端接信號發(fā)生器輸入端，探傷儀的接收端連接衰減器并與信號發(fā)生器的輸出端連接。發(fā)O調(diào)節(jié)標準衰減器使探傷儀屏幕獲得100%滿刻度的波形，且標準衰減器至少有30dB衰減余量。調(diào)節(jié)標準衰減器，記錄每衰減2dB時信號幅度的百分數(shù)，直至衰減總量達26dB,然后將校準值與理論值相比較(見表5),以最大正偏差與最大負偏差的絕對值之和作為垂直線性誤差，按公式(4)計算：Ama最大正偏差絕對值，以%表示；JJF(陜)033－20206max最大負偏差絕對值，以%表示。表5波型幅度與衰減量對應表衰減量A/dB0246820222426理論值/%79.463.150.139.831.625.120.07.96.35.0信號發(fā)生器與被校系統(tǒng)超聲探傷儀連接（連接方式見圖2），并衰減器特性阻抗和終端負載相互匹配。系統(tǒng)超聲探傷儀的工作方式置為雙晶探頭模式或收發(fā)調(diào)制波數(shù)及標準衰減器，使系統(tǒng)超聲探傷儀顯示出六個幅度相等的（例如垂調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出和標準衰減器的衰減量，使被校超聲波探傷儀顯示的信號幅度為20%，則調(diào)節(jié)探傷儀衰減器，記錄不使噪聲水平超過滿刻度20%所保留的可用衰減量（即靈的超聲波探頭測量分辨力試塊，使平底孔反射信號達到80%以上處小于滿刻度的20%；若在上述靈敏度下，分辨力試塊上的平底孔反射信號達不到80%，則7應調(diào)整探傷儀衰減器直至達到為止，若此時與相鄰界面反射波的相交處不大于滿刻度的20%,則系統(tǒng)的超聲波探傷儀可分辨該平底孔。分辨力校準的典型圖形見圖3。入射面與底面分辨力可由孔底到相鄰界面的最短金屬距離、孔徑及靈敏度大小得出。頻率為1MHz時，應選用金屬聲程不小于38mm、直徑1.2mm的鋁合金平底孔標準試塊作為靈敏度試塊和入射面分辨力試塊。圖3分辨力校準的典型圖形信號發(fā)生器與被校系統(tǒng)超聲探傷儀連接(連接方式見圖2),并使信號發(fā)生器輸出阻抗、衰減器特性阻抗和終端負載相互匹配。系統(tǒng)超聲探傷儀的工作方式置為雙晶探頭模式或收發(fā)模式，抑制設置為“關”,超聲探傷儀衰減器置適中量值。設置信號發(fā)生器的頻率與被校系統(tǒng)超聲波探傷儀的工作頻率相同，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出，使探傷儀顯示屏顯示的信號幅度為垂直滿刻度的100%。采用系統(tǒng)衰減器衰減量與標準衰減器衰減量進行比較，計算被校系統(tǒng)衰減器衰減誤差。建議復校時間間隔不超過12個月。復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因素所決定，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。JJF(陜)033－20208客戶名稱客戶地址設備名稱校準日期型號/規(guī)格設備制造廠設備編號依據(jù)規(guī)程名稱校準溫度/℃濕度/（%RH）使用的計量標準器具名稱編號測量范圍準確度等級/最大允許誤差/測量不確定度度證書編號有效日期表A.1（以X軸為例）校準位置/mm正向校準示值誤差/mm反向校準示值誤差/mm2（+）3（+）2（-）3（-）定位精度：重復定位精度：反向差值：校準結果的不確定度表A.2（以A軸為例）A軸校準位置/o正向校準示值誤差/o反向校準示值誤差/o2（+）3（+）2（-）3（-）定位精度：/o重復定位精度：/o反向差值：/o校準結果的不確定度JJF(陜)033－20209表A.3：直線度校準（以X軸為例）校準方向校準位置/mm光電自準直儀讀數(shù)/″X軸X軸直線度表A.4：垂直度校準（以X軸與Y軸垂直度為例）校準方向校準位置/mm千分表讀數(shù)/mm垂直度/mmX軸與Y軸表A.5：平行度校準（以X軸與工作面平行度為例）校準方向校準位置/mm千分表讀數(shù)/μm平行度/mmX軸與工作面表A.6：超聲性能校準校準項目校準結果頻率垂直線性誤差衰減量0246820222426理論值79.463.150.139.831.625.520.07.96.35.0實測值差值maxmax垂直線性誤差不確定度：水平線性誤差水平線性誤差不確定度：動態(tài)范圍靈敏度信噪比入射面分辨力底面分辨力衰減器衰減總量和誤差JJF(陜)033－2020b）實驗室的名稱和地址；）；），h)如果與校準結果的有效性和應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；p）未經(jīng)校準實驗室書面批準，不得部分復制校準證書的聲明。JJF(陜)033－2020項目定位精度/mm重復定位精度/mm反向差值/mm軸X軸Y軸Z軸X軸Y軸Z軸X軸Y軸Z軸校準結果項目定位精度/o重復定位精度/o反向差值/o軸A軸B軸A軸B軸A軸B軸校準結果項目直線度/mm平行度/mm垂直度/mmX軸Y軸Z軸X軸與工作面Y軸與工作面X軸與Y軸Y軸與Z軸X軸與Z軸校準結果校準項目校準結果校準頻率垂直線性誤差垂直線性誤差不確定度：水平線性誤差水平線性誤差不確定度：動態(tài)范圍靈敏度信噪比入射面分辨力底面分辨力衰減器衰減總量和誤差JJF(陜)033－2020采用雙頻激光干涉儀校準系統(tǒng)位置精度，分別在每一坐標軸的工PXj2SjmaxXj2Sjmin（C.1）ttt為超聲波水浸探傷系統(tǒng)線性軸運動部件趨近目標位置時，實際到達的位置，它由激光干涉儀讀數(shù)獲得；由探傷系統(tǒng)顯示而得，其中j表示校準循環(huán)次序；i表示校準點序，則t?t?ttt為超聲波水浸探傷系統(tǒng)線性軸運動部件趨近目標位置時，實際到達的位置，它由激光干涉儀讀數(shù)獲得；由探傷系統(tǒng)顯示而得，其中j表示校準循環(huán)次序；i表示校準點序，則t?t?tt?tJJF(陜)033－2020nnc2Ln=3時，c2Lc2C()2()22表C.1（L=1m時）標準不確定度一覽表標準不確定度不確定度來源?u()激光干涉儀的誤差0.67u(?)①激光干涉儀固有的系統(tǒng)誤差0.06u(t)②光速補償誤差0.57u(?)③材料溫度傳感器誤差0.34④測量重復性0.04u(?)⑤量化誤差0.03u()PLC控制的掃描系統(tǒng)相關誤差0.32 tu(?)①量化誤差0.3u(t)②材料膨脹系數(shù)偏差h表C.2（L=10m時）標準不確定度一覽表h標準不確定度分量不確定度來源標準不確定度?u()雙頻激光的誤差3.35 JJF(陜)033－2020u(?)①激光干涉儀固有的系統(tǒng)誤差0.58u(t)②光速補償誤差5.67u(?)③材料溫度傳感器誤差3.38④測量重復性0.09u(?)⑤量化誤差0.03u()與數(shù)控機床有關誤差 tu(?)①量化誤差0.3u(t)②材料膨脹系數(shù)偏差hhhhm?hhm?t?h?h?JJF(陜)033－2020）：t?tt表C.3（L=1m時）12345678900表C.4（L=10m時）表C.4（L=10m時）123456789s=0.2μm(n=10)s=0.2μm(n=10)tJJF(陜)033－2020tttttttL=1m時t?tttt?tt?tμmJJF(陜)033－2020D.1.2測量標準：函數(shù)信號發(fā)生器，標準D.2數(shù)學模型：maxmaxmax垂直線性最大正偏差的絕對值，以%表示max垂直線性最大負偏差的絕對值，以%表示222uccmaxumaxcmaxumax單次實驗標準n1單次實驗標準n1JJF(陜)033－2020 ???D.4.2輸入量垂直線性最大負偏差的絕對值標準不確定度t?tD.4.2輸入量垂直線性最大負偏差的絕對值標準不確定度??σt單次測量實驗標準差n1t?單次測量實驗標準差n1t?t?D.4.2.3標準衰減器引入的標準不確定度分量u3'JJF(陜)033－2020??????t?t???tt表1標準不確定度匯總表標準