JJF 1338-2012 相控阵超声探伤仪校准规范.docx

相控阵超声探伤仪校准规范CalibrationSpecificationforUltrasonicPhasedArrayFlawDetectors归口单位：全国声学计fit技术委员会起草单位：中国计量科学研究院北京邹展前城科技有限公司本世楚委托全国声学计量技术委员会负责解释本规范起草人：杨平（中国计量科学研究院）边文弹（中国计俄科学研究院）朱岩（中国计Ift科学研究院）王超（北京邹展麓城科技有限公司）目录1范圉(1)2引用文件<)3术语和计量单位(1)3.1B型昴示(1)3.3成像纵向分辨力(1)4概述(1)5计量特性(2)5.】原白成像横向分辨力-(2)5.2随右成像纵向分辨力(2)5.3短注陷分辨力(2)5.4成像横向儿何尺寸测量误差(2)5.5成像纵向几何尺寸测量误差(2)5.6JIl扫角度范Hil测量设差(2)5.7扇扫角度分辨力(2)6校准条件2)6.1环境条件(2)6.2标准器及其他设备(2)7校准项目和校准方法(5)7.1校准项目(三)7.2校准方法(5)8校准结果表达(6)8.)校椎数据处理(6)8.2校准证书(6)8.3校宸结果的不确定度评定(6)9复校时间间隔(6)W*A校准证书内容(7)W*B专用试块的技术要求(9)附录C校准结果的不确定度评定()0)相控阵超声探伤仪校准规范1范用本娅范规定了具有B型显示功能的相控阵超声探伤仪的计信特性、校准条件和校痛方法.适用于相控阵超声探伤仪B型显示模式下的计址特性的校准.2引用文件本熄塞引用下列文件：JJG746-2004超声探伤仪JJF1001-2011通用计量术语及定义JJF1034-2005声学计量名词术语及定义GB3102.7-1993声学的量和单位GB/T39471996府学名伺术语GB/T12604.1-2005无损检测术语超声检测JB10062-1999超声探伤用探头性能测试方法ASTME2491-06相控阵超声检测仪器及系统性度评价标准导则凡是注日期的引用文件.仅注日期的版本适用于本规则；凡是不注H期的引用文件.其徽新版本（包括所有的修改单）适用于本规则.3术活和计量单位本短JE采用GB3102.7-1993中规定的量和单位.本规范采用JJF10012011,JJF10342005、GB/T12604.12005中界定的和以下术语及定义.3.1B型显示Bmodedisplay一种能够显示被检件的横哉面图像.指示反射体的大致尺寸及其相对位置的超声信总显示方法.3.2成像横向分辨力lateralimagingresolution成像系统在与声束轴线垂直的方向的分辨力.3.3成像纵向分辨力axialimagingresolution成像系统在声束轴线方向的分辨力.4徵述相控阵超声探伤仪一般由主机和探头（又称为换疾邪阵列）组成.探头一般是由若干压电降元组成的阵列.相控阵超声探伤仪通过主机独立控制探头中的各个阵元，实现探头声束的相控发射与接收，在介质指定空间区域内实现超声波的偏转和聚焦.常用探头分为直探头与斜探头，此外还有与探头配套使用的各种模块等.超声探伤时.缺陷的位置L由公式(1)确定.1.=a(1)式中：e声速，m/s；，传播时间，s.5计9特性5.1JIl扫成像横向分辨力JIl扫成像横向分辨力一般不大于2mm.5.2麻白成像纵向分辨力踽扫成像纵向分辨力一般不大于2mm.5.3短缺陷分辨力短缺陷分辨力一般不大于5mm.5.4成像横向几何尺寸测行课差人工缺除成像的横向几何尺寸JW量误差一般不超过上5%.5.5成像纸向几何尺寸测量误差人工缺馅成像的纵向几何尺寸测量误差般不超过±5%.5.60打角度范图测H误差通过对人工缺陷的Jil形打查成像.确定扫查角度范围，测口误差一般不超过土3.5.7JM扫角度分辨力角度分辨力一般不大于25注I由于校值无"作出合格与否的"定.因光上见技术指折仅供介考.6校准条件6.1环境条件温度：18t28C6.2标准器及其他设备专用试块A、B具有一系列不同位置、不同角度、不同尺寸的规则通孔和盲孔以模按缺陷，具体结构及参数如图1、图2所示.医eSv 宾Me。 - ffi7校准项目和校准方法7.1校准项目相控阵超声探伤仪的校准项目见表1.«I相控传目声探饬仪校准项日一览我序号金目名衿1JU打成像横向分娜力2Jll扫成像纵向分辨力3电映解分饼力4成像横向几何尺寸剽信误差5成像纵向几何尺寸1狼设力6IH扫角度苑:图刑0误起7Ja扫角度分解力7.2校准方法调节相控阵超声探伤仪到B型显示工作状态，进行如下校准.7.2.1照扫成像横向分辨力将探头放置在试块A中A-I区一系列通孔的下端而，在探头与试块表面之间涂敷合适的1«合剂，并施加一定的压力确保良好病合，通节设备实现同形扫变.确保A-I区中的人工缺陷都在显示区域中.成像中所崎分开的最小间距BJl为该工作状布下的成像横向分辨力.7.2.2庾扫成像纵向分辨力将探头放置在试块A中A-2区一系列通孔的上端面，在探头与试块表面之间涂敷合适的耦合剂，并能加一定的压力确保良好1r合，调节设备实羽崩形扫表，确保A-2区中的同一短人工缺陷都在显示区域中.成像中所鲍分开的最小间距即为该工作状态下的成像纵向分辨力.7.2.3短缺陷分辨力将探头放置在试块A中A-3区一系列人工次陷的下5面，在探头与试块表面之间涂敷合适的耦合剂，并施加一定的压力确保良好#i合，调节设备实现扫查成像.图像中所能消断显示的最小长度的人工缺筋的长度即为该设侪对短缺陷的分辨力.7.2.4成像横向几何尺寸费通误差将探头放置在试块B中Bl区一系列通孔的左端面及B-2区一系列通孔的下端面.在探头与试块表面之间涂敷合适的IR合荆，并能加一定的压力确保良好的格合，调节设备实现线性扫查或踽形扫查得到清端图像.在图像上，依次选择不同孔图像的中心并进行横向间距测fib读取不同孔图像之间的横向距离溜盘值.用试块上读两孔之间的标殊值减去JWfit值.即为设备对该两个孔横向几何尺寸测St的误船.7.2.5成像纵向几何尺寸测Jt误差将探头放置在试块B中Bl区一系列通孔的下端面，在探头与试块我面之间深敷合适的精合剂，并腌加一定的压力确保良好耦合，调节设备实现线性打查或扇形扫行得到清晰图像.在图像上，依次选择不同孔图像的中心并进行纵向间距测量，读取不同孔图像之间的纵向距离SH量值.由试块上该两孔之间的标称值减去测量值即为设备对该两个扎纵向几何尺寸测量的误差.726摩扫角度范圉测量误差格探头放置在试块B中B-3区一系列通乱的上电面.在探头与试块表面之间涂敷合适的IR合剂，并货加一定的上力确保良好辱!合.对于直探头.本燃范推荐果用3个扫描角度瓶国，该打描角度瓶图的选取以垂直于探头阵元分布方向并通过探头中心的级为0.参考左右对称，推荐选取的角度瓶图如下Iqa,4riu.&，xn.c，4，。、.对于斜探头，由于偏转角度及扫描范差异较大，本规器推荐根据客户要求或根据仪器情况由实室指定角1度范槽.设定不同的息形扫杳角度范圈，调节设备实现扇形打套得到清晰的图像.在图像中敷出缺陷图像的数目，并根据试块中人工献陷的示意图，计算出实际扫套角度.如果在同一个增我下.无法全部显示扫表范Ifi内所有人工缺陷的图像，应适当溺节增益.使得在该图像中尽可能同时显示出该区域所有的人工缺陷.7.2.7Jft打角度分辨力将探头放置在试块B中B-3区一系列通孔的上端面.在探头与试块表面之间涂敷合适的耦合剂，并俺加一定的压力确保良好裾合，调节设备实现1形扫查.图像中所能分开的最小角度间距即为该工作状态下的题扫角度分聊力.8校准结果表达8.1校准数据处理所有的数据应先计算后修约.出具的校准数据均保留一位小数.8.2校准证书相控阵超声探伤仪校准后出具校准证书，校准证书应包括的信息及推荐的校准证15内页格式见附录A.8.3校准结果的不确定度评定校准结果的不确定度按JJF)059-1999进行评定，不确定度评定实例见附录C.9复校时间间隔复校时间间隔建议为1年.然而，复校时间间隔的长短取决于其使用情况，如环境条件、使用皴率、测鼠对象等，因此使用单位可根据实际使用情况自主决定复校的时间间隔.附录A校准证书内容A.1校准证书至少应包括以下信息：*）标题，如"校准证书一b）证书的编号、页码及总页数；C）校准实验室的名称和地址；d）进行校准的日期；e进行校准的地点（如果不在实验室内进行校准九O送校单位的名称和地址；g）被校相控阵超声探伤仪的描述和明确标识；h）校准所依据的技术晚范的名称及代号:i）校准所用计量标准的名称、技术参数及有效期；i）校准时的环境条件；k）校准结果:D校准结果的测量不确定度；m）我校时间间隔的建议:n）校准人蟹名、核验人签名、批准人签名:o）校病结果仅对被校对象有效的声明；P）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明.A.2推荐的相控阵超声探伤仪校准证书的内页格式如下，校准结果探头覆号:探头.号：校值事目校宸结果#1扫成像横向分辨力/mm(-l区)Ja扫成像纵向分e»力/mm(A-2区短缺Pfi分辨力/mm，2盲孔时，最翅缺陷I*W孔时，修短缺陷.(A-3区)成像横向几何尺寸标弥值：3.06.09.012.01S.OU.021.030.039.045.0MfiiRm>Aftffi:(B-1K)误差：成像横向几何尺寸标静值：5.010.01S.020.025.035.045.055.0测优课差/mm测M值:（42区）误差：成像纵向几何尺寸标称值：3.06.09.012.015.0】£.021.030.039.045.0MfiiSSZmniAlfii(B-1区)误差：成像织向几何尺寸标你值，2.55.07.510.0)2.S15.017.520.022.525.027.5测G误差/mmXMttth(B-2E)误差：直探头JH扫角度范眼设定打播角度JfiiM仪H设定)：30(±15)60-(±30)(±40)测信课差/（.）显示扫精角度范国（B9»i£«）.(B-3区)识差：斜探头启扫和度范设定打播角度范IE（仪H设定）；标称T福范IJl（自行选择）围旭量设差/C）旦示扫描角度IElB（图像读取）：实际测量扫描范Sl(B3区)误差：中扫角度分辨力/mm(B-3E)'I'校鹿的环境条件Insr相对湿度附录B专用试块的技术要求本晚范实验所采用试块的材料是45,用，其声速为5920ms,表面粗糙度小于l6m.所有的人工缺陷中除了A-3区中是规则的IW形盲孔外，其余人工缺陷均为晚则的圆形通孔，试块的几何尺寸与人工缺陷的位置及几何尺寸如图1、图2所示.-般来说，试块的材料为金属，表面应足倍平整.材料没有明确的限制，只要确切知道试块材料的声速、保证试块中人工缺陷的加工精度即可.附录C校准结果的不确定度评定本附录给出了相控阵超声探伤仪成像检测纵向分辨力的不确定度评定实例.Ql数学模型缺陷的位置由声速与传播时间确定数学模型如公式C.1确定.LWa（Cl）式中：«声速，m/s；Z传播时间，S.材料的声速C与传播时间，相互独立，相对不确定度可以写为：u（L）uc）+uC2）C2A类不确定度的评定选择横向通孔成像结果为测址对做，对水平投影间距为35mm的两个孔进行6次独立成像检测.成像后测fit两孔的水平投影间距，得到如下数据（mm）：35.8.3S.4,35.4,35.6,35.4,35.6单次测量引人的标准不定度为0,163mm.相对不n定度为0.47%4C.3B类不确定度的评定B类不确定度生要来自工件中人工缺P6的加工误差带来的不确定度、输人声速误差带来的不喻定度、时间测量带来的不确定度等.1）相距35mm时人工缺陷何距般大允许误差为土0.2mm,相对误差小于057%.以均匀分布考虑，其引人的标准不确定度u,=5%=O33%32）输入材料声速带来的最大误差为1.0%以均匀分布考虑，其标腐不确定度%-1.0%C'=0.58%33）时间测童中，由于采样率一般而于40MHz,每个数据代表的时间间隔约为0.025s.即便是对址近的孔成像检!，总的传播时间约为73.5摩，相对误差为0.71%.以均匀分布考虑，标准不确定度M=吗%=0%嫁合考虑A类、B类不确定度，总的不确定度来源如我C.1所示.»C1标准不定及工总袅不a定度分总不确定度来源灵堆系败标准不喻定度（%）重及性引入的不定度10.47<人工欣Ilfi的施工误差带来的不定度10.33，人声速误差带来的不定度10.58时问SliR带来的不"定度10.41C.4合成标准不确定度W=JC+“：+“：+*=0.91(G3)C.5扩展不确定度取包含因子A=三2,U三=ttc=2×O.91=1.82l取U=2O%.C6结论对于超声探伤的空间定位来说，2%的空间定位精度基本能满足所有的探伤定位需求，故校准可行.