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

JJF(陜)033—2020CalibrationSpecificationforWaterSeaso2020-11-16發(fā)布2021-05-16實(shí)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(gòu)成本規(guī)范制定的基礎(chǔ)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(shí)際生產(chǎn)和使用情況，對其具體技術(shù)指標(biāo)和校準(zhǔn)方1超聲波水浸探傷系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范JG746-2004《超聲探傷儀》GB/T17421.1-1998《機(jī)床檢驗(yàn)通則第1部分：在無負(fù)荷GB/T17421.2-2016《機(jī)床檢驗(yàn)通則第2部分：數(shù)控軸線的定位精度和重復(fù)定位精度的確GJB1580A-2019附錄A《超聲檢驗(yàn)儀使用性能最低要求及校驗(yàn)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(jī)械傳動和掃查裝置、水浸槽、機(jī)械控制系統(tǒng)、檢測結(jié)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(fù)定位精度反向差值運(yùn)動軸線性軸X軸0.2mm/mY軸0.2mm/mZ軸0.1mm/m回轉(zhuǎn)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(yīng)在滿刻度40%以內(nèi)JJF(陜)033－2020表4校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備序號儀器設(shè)備名稱技術(shù)指標(biāo)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(zhǔn)直儀準(zhǔn)確度等級：1級測量范圍：-10′～+10′3大理石直角尺準(zhǔn)確度等級：0級；型號規(guī)格：400mm×300mm4大理石平尺準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)前首先檢查外觀及各部分相互作用，確定沒有影響計(jì)校準(zhǔn)順序由近向遠(yuǎn)等距離逐點(diǎn)進(jìn)行，在測量范圍內(nèi)，校準(zhǔn)點(diǎn)不少于8個，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準(zhǔn)點(diǎn)，被校準(zhǔn)軸以同一進(jìn)給速度在目標(biāo)位置間依次移動，使用雙頻激光干涉PXj2SjmaxXj2Sjmin=max=max準(zhǔn)點(diǎn)不少于8個，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準(zhǔn)點(diǎn)。被校準(zhǔn)軸以同一進(jìn)給速度在目標(biāo)位置定位精度、重復(fù)定位精度和反向差值。C軸校準(zhǔn)使用正多面棱體與光電自準(zhǔn)直儀，校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)順序由近向遠(yuǎn)等距離逐點(diǎn)進(jìn)行，在測量范圍內(nèi)，校準(zhǔn)點(diǎn)不少于8個，也可根據(jù)客戶讀取各目標(biāo)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(dāng)掃查系統(tǒng)為龍門橋式結(jié)構(gòu)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(zhǔn)點(diǎn)，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準(zhǔn)點(diǎn)。千分表垂直接觸大理石直角尺工作面并讀數(shù)，被校準(zhǔn)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(zhǔn)點(diǎn)，也可根據(jù)客戶要求選擇其他校準(zhǔn)點(diǎn)，平尺平行于被校準(zhǔn)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(zhǔn)軸以同一速6.3超聲性能校準(zhǔn)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(shè)置為“關(guān)”,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(biāo)準(zhǔn)衰減器使探傷儀屏幕獲得100%滿刻度的波形，且標(biāo)準(zhǔn)衰減器至少有30dB衰減余量。調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)衰減器，記錄每衰減2dB時信號幅度的百分?jǐn)?shù)，直至衰減總量達(dá)26dB,然后將校準(zhǔn)值與理論值相比較(見表5),以最大正偏差與最大負(fù)偏差的絕對值之和作為垂直線性誤差，按公式(4)計(jì)算：Ama最大正偏差絕對值，以%表示；JJF(陜)033－20206max最大負(fù)偏差絕對值，以%表示。表5波型幅度與衰減量對應(yīng)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(dá)不到80%，則7應(yīng)調(diào)整探傷儀衰減器直至達(dá)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(zhǔn)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(yīng)選用金屬聲程不小于38mm、直徑1.2mm的鋁合金平底孔標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(fù)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(shè)置為“關(guān)”,超聲探傷儀衰減器置適中量值。設(shè)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(biāo)準(zhǔn)衰減器衰減量進(jìn)行比較，計(jì)算被校系統(tǒng)衰減器衰減誤差。建議復(fù)校時間間隔不超過12個月。復(fù)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(zhì)量等諸因素所決定，送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。JJF(陜)033－20208客戶名稱客戶地址設(shè)備名稱校準(zhǔn)日期型號/規(guī)格設(shè)備制造廠設(shè)備編號依據(jù)規(guī)程名稱校準(zhǔn)溫度/℃濕度/（%RH）使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具名稱編號測量范圍準(zhǔn)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(zhǔn)位置/mm正向校準(zhǔn)示值誤差/mm反向校準(zhǔn)示值誤差/mm2（+）3（+）2（-）3（-）定位精度：重復(fù)定位精度：反向差值：校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度表A.2（以A軸為例）A軸校準(zhǔn)位置/o正向校準(zhǔn)示值誤差/o反向校準(zhǔn)示值誤差/o2（+）3（+）2（-）3（-）定位精度：/o重復(fù)定位精度：/o反向差值：/o校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度JJF(陜)033－20209表A.3：直線度校準(zhǔn)（以X軸為例）校準(zhǔn)方向校準(zhǔn)位置/mm光電自準(zhǔn)直儀讀數(shù)/″X軸X軸直線度表A.4：垂直度校準(zhǔn)（以X軸與Y軸垂直度為例）校準(zhǔn)方向校準(zhǔn)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(zhǔn)（以X軸與工作面平行度為例）校準(zhǔn)方向校準(zhǔn)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(zhǔn)校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)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(shí)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(shí)驗(yàn)室的名稱和地址；）；），h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；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。JJF(陜)033－2020項(xiàng)目定位精度/mm重復(fù)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(zhǔn)結(jié)果項(xiàng)目定位精度/o重復(fù)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(zhǔn)結(jié)果項(xiàng)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(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)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(zhǔn)系統(tǒng)位置精度，分別在每一坐標(biāo)軸的工PXj2SjmaxXj2Sjmin（C.1）ttt為超聲波水浸探傷系統(tǒng)線性軸運(yùn)動部件趨近目標(biāo)位置時，實(shí)際到達(dá)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(zhǔn)循環(huán)次序；i表示校準(zhǔn)點(diǎn)序，則t?t?ttt為超聲波水浸探傷系統(tǒng)線性軸運(yùn)動部件趨近目標(biāo)位置時，實(shí)際到達(dá)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(zhǔn)循環(huán)次序；i表示校準(zhǔn)點(diǎn)序，則t?t?tt?tJJF(陜)033－2020nnc2Ln=3時，c2Lc2C()2()22表C.1（L=1m時）標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)償誤差0.57u(?)③材料溫度傳感器誤差0.34④測量重復(fù)性0.04u(?)⑤量化誤差0.03u()PLC控制的掃描系統(tǒng)相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表h標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)償誤差5.67u(?)③材料溫度傳感器誤差3.38④測量重復(fù)性0.09u(?)⑤量化誤差0.03u()與數(shù)控機(jī)床有關(guān)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(biāo)準(zhǔn)：函數(shù)信號發(fā)生器，標(biāo)準(zhǔn)D.2數(shù)學(xué)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(fù)偏差的絕對值，以%表示222uccmaxumaxcmaxumax單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)n1單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)n1JJF(陜)033－2020 ???D.4.2輸入量垂直線性最大負(fù)偏差的絕對值標(biāo)準(zhǔn)不確定度t?tD.4.2輸入量垂直線性最大負(fù)偏差的絕對值標(biāo)準(zhǔn)不確定度??σt單次測量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差n1t?單次測量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差n1t?t?D.4.2.3標(biāo)準(zhǔn)衰減器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3'JJF(陜)033－2020??????t?t???tt表1標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表標(biāo)準(zhǔn)