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1、 福 建 省 地 方 计 量 技 术 规 范JJF（闽）1036-2010非金属超声波检测仪校准规范Calibration Specification for Non-metallic ultrasonic detector2010-12-10 发布 2010-12-10 实施福建省质量技术监督局 发 布JJF （闽）10362010- 1 -非金属超声波检测仪校准规范本规范经福建省质量技术监督局于 2010 年 12 月 10 日批准，并自 2010 年 12月 10 日起实施。归 口 单 位：福建省质量技术监督局主要起草单位：福建省计量科学技术研究院参加起草单位：北京市康科瑞工程检测技术有
2、限公司本规范由归口单位负责解释JJF（闽）1036-2010JJF （闽）10362010- 2 -本规范主要起草人：徐峰 （福建省计量科学技术研究院）李群 （福建省计量科学技术研究院）参加起草人：孙刚柱（北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司）徐雅东（北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司）JJF （闽）10362010- 3 -目 录1 范围 （1）2 引用文献 （1）3 术语 （1）4 概述 （2）5 计量特性 （2）5.l 声时测量相对误差 （2）5.2 幅值测量级线性 （2）5.3 径向换能器谐振频率 （2）5.4 发射电压幅值稳定度 （2）5.5 通道隔离度 （2）6 校准条件 （3）
3、6.1 环境条件 （3）6.2 标准器及其设备 （3）7 校准项目和校准方法 （3）7.1 校准项目 （3）7.2 校准方法 （3）8 校准结果表达 （10）9 复校时间间隔 （10）10 资料性附录 （11）附录 A 水中声速变化表 （10）附录 B 非金属超声波检测仪校准记录（参考格式）（11）附录 C 校准证书（内页内容）（13）附录 D 非金属超声波检测仪误差的校准结果不确定度评定（实例）JJF （闽）10362010- 4 - （14）非金属超声波检测仪校准规范1 范围本规范适用于非金属超声波检测分析仪（以下简称超声波检测仪）的校准，带平面测试换能器和圆管径向辐射换能器的非金属超声波
4、检测仪均适用于本规范。2 引用文献本规范引用下列文献：GB/T79652002声学 水声换能器测量GB/T12604.12005无损检测术语 超声检测GB/T239002009无损检测 材料超声速度测量方法JJG 185-1997 500Hz1MHz 测量水听器JJG 990-2004 声波检测仪检定规程JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示JJF 1071-2000国家计量校准规范编写规则CECS21：2000超声法检测混凝土缺陷技术规程使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 术语与定义3.1 声时 time of transmitted sound 声波在介质中
5、传播的时间。3.2 波幅 amplitude超声脉冲波通过介质后，由接收换能器接收，并由超声波检测仪显示的首波信号幅度。3.3 衰减 attenuation超声脉冲波在混凝土中传播时，随着传播距离的增大，由于散射、吸收和声束JJF （闽）10362010- 5 -扩散等因素引起的声压减弱。3.4 主频 main frequency在被接收的超声脉冲波各频率成分的幅度分布中，幅度最大的频率值。3.5 级线性误差 Level linearity error在规定频率上，指示信号级与期望信号级之差。注：级线性误差用分贝(dB)表示。4 概述超声波检测仪是通过向待测试件发射声脉冲，使其穿过试件，然后接
6、收穿过试件后声脉冲信号，并测量声脉冲信号穿过试件的时间、幅值及频率变化等，以完成对待测试件的无损检测。带平面测试换能器的超声波检测仪主要用于检测混凝土强度、内部缺陷、裂缝深度等。带圆管径向辐射换能器的超声波检测仪则主要用于跨孔声波透射法检测混凝土灌注桩桩身完整性的检测和大体积混凝土的缺陷检测。5 计量特性5. l 声时测量相对误差5.1.1 平面测试换能器电信号测量误差应不大于0.5%，声信号测量误差应不大于1.0%.5.1.2 圆管径向辐射换能器电信号测量误差应不大于0.5%，声信号测量误差应不大于2.0%.5.2 幅值测量级线性每 10dB 误差应不大于1.5 dB，总线性范围不低于产品技
7、术指标要求。5.3 圆管径向辐射换能器发射谐振频率径向换能器谐振频率与标称频率的偏差应在10%范围之内。5.4 发射电压幅值稳定度每小时应不大于5%5.5 通道隔离度对于多通道的超声波检测仪，在换能器标称频率处应大于 40dBJJF （闽）10362010- 6 -6 校准条件6.1 环境条件室温：(15 35）；水温：(15 25）；相对湿度：小于 85RH。6.2 标准器及其设备6.2.1 信号发生器在测试的频率范围内，能产生连续波信号和猝发音信号。幅值准确度优于0.1dB，谐波失真小于 0.5%，测试期间的幅度稳定度优于 0.1 dB。6.2.2 数字示波器采样频率应高于测量频率的 8-
8、10 倍，最大的允许误差应不大于0.1%。6.2.3 直尺分度值不大于 1mm。6.2.4 水听器在测量消声水槽自由场区域、声压反射因数和水池环境噪声的过程中，水听器在所要求的测试频率范围内，基本无方向性，采用球形水听器或小型圆柱型水听器（70 KHz 以下自由场电压灵敏度应大于-190 dB） ，保证信噪比大于 30 dB，在测试期间的水听器自由场灵敏度的稳定度优于0.02dB。6.2.5 衰减器频率范围 DC30MHz；每 10 dB 误差不超过0.2dB。6.2.6 消声水槽能满足两换能器间距离的远场条件。6.2.7 温度计最大允许误差不大于0.2。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目
9、超声波检测仪声学特性的校准项目见表 1。表 1 超声波检测仪校准项目一览表序号 项目名称 技术指标JJF （闽）10362010- 7 -1 声时测量相对误差（电信号方法） 0.5%2 平面测试换能器声时测量（声信号方法） 1.0%3 圆管径向辐射换能器声时测量（声信号方法） 2.0%4 幅值测量级线性 1.5 dB5 圆管径向辐射换能器的发射谐振频率 10%6 发射电压幅值稳定度 5%7 通道隔离度 40dB7.2 校准方法7.2.1 声时测量的相对误差（电信号方法）7.2.1.1 校准装置如图 1 所示。超声波检测仪接收 发射信号发生器Burst（猝发） 输出衰减器或分压电阻图 1 超声波
10、检测仪声时测量（电信号方法）校准装置示意图7.2.1.2 调节信号发生器，使频率调至换能器标称频率，波数为 10。调节猝发音延迟每 100s 超声波检测仪做一次声时测量，直至超声波检测仪的测量上限，随着延迟时间的增加，可适当减少波数，以使屏幕中的时间可以完全读出。由电信号方法得到的声时测量相对误差应符合 5.1 要求。误差计算公式如下：(1)%102TL式中： T1-从超声波检测仪上读出的声时， sT2-信号发生器的延迟时间， sJJF （闽）10362010- 8 -L-电信号的声时误差， %如：500V 的发射电压最好应加衰减 40dB 的衰减器。7.2.2 平面测试换能器的声时测量相对误
11、差（声信号方法）7.2.2.1 平面测试换能器声时测量校准装置如图 2 所示。支架发射 接收图 2 平面测试换能器声时测量相对误差（声信号方法）的校准装置示意图7.2.2.2 将超声波检测仪的发射和接收换能器用耦合剂相连，确保两个换能器之间没有空气和间隙，或按超声波检测仪说明书要求的方法测量出零声时并予以消除(若模拟式超声波检测仪则取 50mm 所测声时为其零声时)。将两个换能器的辐射面相互对准，使两个换能器的轴线在同一直线上，以间距为100mm、200mm、300mm、400mm、500mm 分别对声时进行测量。测量过程中，应保持整体波形为满屏显示的 2/3，空气温度变化应不超过 0.5 。
12、其声时计算测量值与理论计算值误差不应超过 5.1 要求。声时理论计算公式如下：t = d / (331.4 ) （2）10.367T式中：331.4 -0时空气的声速， m/s；T-空气温度，；d-两换能器之间的距离， m；t- 声时的理论计算值，s。声时误差计算公式如下：(3)%102TL式中： T1-声时实测值， sT2-声时理论值， sJJF （闽）10362010- 9 -L-平面测试换能器声信号的声时误差，%7.2.3 圆管径向辐射换能器的声时测量相对误差（声信号方法）7.2.3.1 圆管径向辐射换能器声时测量校准装置如图 3 所示：径向换能器消 声 水 槽发射 接收超声波检测仪图
13、3 圆管径向辐射换能器声时测量相对误差（声信号方法）的校准装置示意图7.2.3.2 将两个圆管径向辐射换能器保持其轴线相互平行，置于消声水槽同一水平高度，两个换能器内边缘间距先后调节在 L1、L 2，分别读取相应声时值 t1、t 2。由超声波检测仪、换能器及其高频电缆所产生的零声时 t0 应按下式计算：t0 = (L1 t2 L2 t1) / ( L1 L2) (4)式中： L1 、L 2 及其差值均不小于 100mm, L1 、 L2 测量误差应不大于 1%7.2.3.3 将圆管径向辐射换能器放置于消声水槽并全部浸没于水中，两个换能器应处于同一水平面上，消去零声时后，每 60mm 测量一次声时，共测量 5 次。测量过程中水中温度变化应不超过0.5 ，其声时测量值与理论计算值误差不应超过 5.1.2要求。(水中声速见附录 A.)声时理论计算公式如下：t = d / v (5)式中：d-两换能器内边缘间距， m；v-水中的声速， m/s；t-声时的理论计算值， s。声时误差计算公式： (6)%102
