沖擊彈性波檢測儀校準規(guī)范

JJF1969—20221沖擊彈性波檢測儀校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于應用沖擊彈性波檢測技術的錨桿(索)質量檢測儀、立柱埋深檢測儀、灌漿密實度質量檢測儀和預應力檢測儀等儀器(以下統(tǒng)稱“沖擊彈性波檢測儀”)的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG990—2004聲波檢測儀JJF1001—2011通用計量術語及定義JJF1034—2020聲學計量術語及定義JJF1059.1—2012測量不確定度評定與表示GB/T3947—1996聲學名詞術語GB/T12604.1—2020無損檢測術語超聲檢測GB/T24967—2010鋼質護欄立柱埋深沖擊彈性波檢測儀凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;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)范。3術語和計量單位本規(guī)范采用GB/T3102.7中規(guī)定的量和單位。JJF1001—2011、JJF1034—2020和GB/T3947—1996界定的及以下術語和定義適用于本規(guī)范。3.1沖擊彈性波impactelasticwave通過機械沖擊在對象材料中產生的彈性波。[來源:GB/T24967—2010,3.2]3.2聲時timeoftransmittedsound聲波在介質中傳播的時間。[來源:JJG990—2004,3.7]4概述沖擊彈性波檢測儀利用沖擊彈性波的發(fā)生、傳播與反射,實現(xiàn)材料以及結構的力學特性、幾何特性和結構物內部缺陷的檢測。此類儀器通常由激勵單元、傳感器單元、采集單元、分析軟件等組成。25計量特性5.1聲時聲時測量相對誤差一般不超過±0.5%(電信號);聲時測量相對誤差一般不超過±1.0%(聲信號)。5.2主機頻率響應在儀器標稱的頻率范圍內主機頻率響應不均勻度一般不大于6.0dB。5.3級線性設定幅值1A、0.25A、0.20A、0.10A四個擋位,級線性測量誤差一般不大于1%。5.4長度測量重復性測量數(shù)據(jù)的重復性一般不大于0.02m。5.5主機通道隔離度對于多通道沖擊彈性波檢測儀一般不小于40dB。注:以上技術要求不用于合格判定,僅供參考。6校準條件6.1環(huán)境條件沖擊彈性波檢測儀應在以下環(huán)境條件下進行校準:—溫度:18℃~28℃;—相對濕度:30%~85%;—實驗室及其周圍環(huán)境應無影響測試準確度的振動和沖擊源。6.2測量標準器及其他設備a)信號發(fā)生器信號發(fā)生器的頻率范圍應覆蓋100Hz~50kHz。以1kHz為參考,100Hz~50kHz范圍內的幅頻特性優(yōu)于±0.10dB?？偸д娌淮笥?.1%。可輸出猝發(fā)音信號。b)精密衰減器精密衰減器的頻率范圍應覆蓋100Hz~50kHz。衰減1dB誤差優(yōu)于±0.05dB。c)數(shù)字示波器帶寬不低于100MHz,具備時間延遲測量、幅值測量功能。掃描時間因數(shù)誤差不超過1×10-6。時間測量誤差不超過0.2%。d)數(shù)字電壓表在100Hz~50kHz的頻率范圍內,數(shù)字電壓表測量交流電壓的最大允許誤差優(yōu)于±0.2%。e)試件各向同性、材質均一的實心圓柱體,端面直徑不小于10cm,長度與直徑之比大于5。3f)激振器總諧波失真優(yōu)于10%。7校準項目和校準方法7.1校準項目沖擊彈性波檢測儀的校準項目見表1。項目名稱技術要求的條款號校準方法的條款號聲時2345主機通道隔離度7.2校準前檢查校準前應對沖擊彈性波檢測儀進行以下檢查，并完整記錄，必要時在校準報告中描述：a)是否存在影響儀器正常工作及讀數(shù)的機械性損傷或變形；b)是否存在旋鈕失靈和接觸不良等現(xiàn)象。7.3聲時聲時測量裝置方框圖如圖1所示。傳感器信號發(fā)生器同時連接數(shù)字示波器與激振器，通過傳感器將信號采集至沖擊彈性波檢測儀主機(采用電信號校準時，除去虛線中設備，將信號發(fā)生器與沖擊彈性波檢測儀主機直連)。信號發(fā)生器發(fā)出中心頻率為10kHz(或系統(tǒng)中心頻率)的3～5個周期的猝10.0ms),設置沖擊彈性波檢測儀相應參數(shù)，讀取沖擊彈性波檢測儀時域上猝發(fā)音信號周期和數(shù)字示波器采集到的猝發(fā)音信號周期，按照公式(1)計算各個測量點對應的聲時相對誤差。4δ——聲時測量相對誤差，%;t?——數(shù)字示波器測量的猝發(fā)音信號周期，ms;t——沖擊彈性波檢測儀測量的猝發(fā)音信號周期，ms。7.4主機頻率響應主機頻率響應測量裝置方框圖如圖2所示。將沖擊彈性波檢測儀主機和數(shù)字電壓表分別與信號發(fā)生器連接，選擇沖擊彈性波檢測儀的標定通道，調節(jié)信號發(fā)生器使其給出幅值恒定的電信號，在工作頻率范圍內(按1/3倍頻程推薦頻率),讀取沖擊彈性波檢測儀主機所示的電壓值。同時數(shù)字電壓表監(jiān)測相應頻率點的輸出電壓，使信號發(fā)生器的輸出電壓等幅。代入式(2)中計算，得到最大頻響衰減量為本次測量結果。L——沖擊彈性波檢測儀主機頻率響應，dB;Umx——沖擊彈性波檢測儀測量最大電壓，V;Umin——沖擊彈性波檢測儀測量最小電壓，V。7.5級線性級線性測量裝置方框圖如圖3所示。如圖3所示，連接沖擊彈性波檢測儀主機、精密衰減器、信號發(fā)生器，設置沖擊彈性波檢測儀的濾波模式為全通，信號發(fā)生器信號頻率設置為2kHz(或系統(tǒng)中心頻率)的猝發(fā)音信號，調節(jié)輸出信號幅度，使沖擊彈性波檢測儀測得首波信號峰峰值為其最大可測電壓信號的80%。信號波形見圖4。5信號發(fā)生器輸出信號幅度第1列猝發(fā)音峰峰值記為A,第2列至第4列峰峰值分別為0.25A,0.20A,0.10A的比例關系，逐個讀取沖擊彈性波檢測儀采集的信號電e;——第i列信號的級線性誤差，i為2,3,4;a;——第i列信號的幅值系數(shù)，a;為0.25,0.20,0.10;行長度測量并記錄測量結果，重復測量6次，分別得到樣本長度的測量結果L?、L?、6L;——試件長度單次測量值，m;工——試件長度測量平均值，m;n——試件長度測量次數(shù)。7.7主機通道隔離度主機通道隔離度測量裝置方框圖如圖6所示。沖擊彈性波檢測儀的量程控制器置于測量上限。通道1信號源輸入，通道2短路輸入。調節(jié)信號發(fā)生器的頻率為10kHz,調節(jié)信號發(fā)生器輸出信號，使得沖擊彈性波檢測儀通道1接收的信號為滿屏的80%。測量信號發(fā)生器的輸出電壓記為U?,記錄沖擊彈性波檢測儀通道2示值U?。通道1和通道2交換輸入，調節(jié)信號發(fā)生器輸出信號至沖擊彈性波檢測儀通道2的示值為U?,測量信號發(fā)生器的輸出電壓記為U?。通道隔離度計算如下式：U?——通道1輸入信號的電壓值，V;U?——通道1輸入U?信號下由通道間的串擾在通道2的等效輸入信號的電壓8校準結果表達8.1校準數(shù)據(jù)處理所有的數(shù)值應先計算，后修約。出具的校準數(shù)據(jù)均保留一位小數(shù)。8.2校準證書應為校準的沖擊彈性波檢測儀出具校準證書。校準證書應包括的信息及推薦的校準證書的內頁格式見附錄A。8.3校準結果的測量不確定度沖擊彈性波檢測儀校準的測量不確定度應按JJF1059.1—2012的要求評定，不確定度評定的示例見附錄B。JJF1969—202279復校時間間隔建議沖擊彈性波檢測儀復校時間間隔為1年。然而,復校時間間隔的長短取決于儀器的使用情況(使用部位的重要性、環(huán)境條件、使用頻率)、使用者、儀器本身質量等諸多因素,因此送校單位可根據(jù)實際情況自主決定復校時間間隔。JJF1969—20228附錄A校準證書的內容和格式A.1沖擊彈性波檢測儀的校準證書至少應包括以下信息:a)標題,如“校準證書”;b)校準實驗室的名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與校準實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),頁碼及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識(如型號、性能等級、類型標識及出廠編號等);g)進行校準的日期;h)本規(guī)范的標識,包括名稱及編號;i)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性的說明;j)校準環(huán)境的描述;k)校準結果及其測量不確定度的說明;l)校準人、核驗人、批準人簽名;m)校準結果僅對被校對象有效的聲明;n)未經實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。A.2推薦的沖擊彈性波檢測儀校準證書的內頁格式見圖A.1。JJF1969—20229證書編號××××××—××××校準機構授權說明校準的技術依據(jù)JJF1969—2022《沖擊彈性波檢測儀校準規(guī)范》校準環(huán)境條件及地點空氣溫度℃相對濕度%靜壓kPa地點校準使用的計量(基)標準裝置名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差計量(基)標準證書編號有效期至校準使用的標準器名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差檢定/校準證書編號有效期至第×頁共×頁圖A.1校準證書內頁的格式10證書編號××××××—××××1聲時:測量結果的不確定度:(k=2)。2主機頻率響應:測量結果的不確定度:(k=2)。3級線性:測量結果的不確定度:(k=2)。4長度測量重復性:測量結果的不確定度:(k=2)。5主機通道隔離度:測量結果的不確定度:(k=2)。以下空白。第×頁共×頁圖A.1校準證書內頁的格式(續(xù))JJF1969—202211附錄B測量不確定度評定示例B.1概述在本規(guī)范中,聲時測量是沖擊彈性波檢測儀最為重要的計量特性,所以本附錄選用聲時作為測量不確定度評定的示例。B.2測量模型本規(guī)范規(guī)定計算出各個測量點對應的聲時測量相對誤差,以相對誤差絕對值的最大值作為本次測量結果。其計算方法見公式(B.1):δ=式中:δ—聲時測量相對誤差,%; t-t t0(B.1)t0—數(shù)字示波器測量的猝發(fā)音信號周期,ms;t—沖擊彈性波檢測儀測量的猝發(fā)音信號周期,ms。B.3測量不確定度評定B.3.1測量重復性引入的標準不確定度分量校準沖擊彈性波檢測儀的聲時參量時,測量重復性引入的標準不確定度用A類方法評定,在相同測量條件下用某沖擊彈性波檢測儀對信號發(fā)生器發(fā)出的猝發(fā)音信號周期重復測量6次,不同測點的6次的測得值見表B.1。表B.1測量結果參考值/ms0.20.51510第1次測量數(shù)據(jù)/ms0.20050.50090.99924.98769.9924第2次測量數(shù)據(jù)/ms0.20070.49841.0014.987610.0101第3次測量數(shù)據(jù)/ms0.19950.49851.00114.996510.0104第4次測量數(shù)據(jù)/ms0.20050.49841.00114.98769.9924第5次測量數(shù)據(jù)/ms0.19980.49840.99914.99659.9922第6次測量數(shù)據(jù)/ms0.20040.49840.99914.99659.9923聲時測量相對誤差均值/%0.2333330.2933330.0966670.1590.085333而6次測得值的實驗標準偏差計算方法見公式(B.2): t2i-tavt2i-tav(B.2)12式中:s(t)—重復測量的實驗標準差,ms;ti—第i次測量值,ms;tav—6次重復測量的算術平均值,ms。將重復測量的實驗標準差s(t)作為測量不確定度的A類評定結果,其標準不確定度見表B.2。表B.2測量重復性引入的標準不確定度測量點序號12345u1/%0.081650.0560950.0121110.0974950.013352B.3.2信號發(fā)生器的穩(wěn)定性引入的標準不確定度分量測定聲時測量相對誤差時,B類方法評定的不確定度來源為:信號發(fā)生器、數(shù)字示波器和沖擊彈性波檢測儀等。其中信號發(fā)生器的時間穩(wěn)定性優(yōu)于1×10-10,按均勻分布B.3.3數(shù)字示波器的示值誤差引入的標準不確定度分量估計,取包含因子k=,則u2=0.6×1