资料介绍
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 1126—2004
超声波测厚仪校准规范
2004-09-21发布 2005-03-21 实施
国家 质量 监督 检验 检疫 总局 发布
췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍
JJF 1126—2004 췍
代替 JJG 403—1986
췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍 췍
本规范经国家质量监督检验检疫总局于 2004年 09月 21 日批准 , 并自2005年 03月 21 日起施行。
归口 单位 : 全国几何量长度计量技术委员会
主要起草单位 : 天津市计量技术研究所中国计量科学研究院
参加起草单位 : 时代集团公司
本规范由归口单位负责解释
本规范主要起草人 :
王心航 (天津市计量技术研究所)
张恒 (中国计量科学研究院)
刘佳丽 (天津市计量技术研究所)
参加起草人 :
彭雪莲 (时代集团公司)
路瑞军 (天津市计量技术研究所)
目录
1 范围
本校准规范适用于分辨力为 0.1mm 和 0.01mm 超声波测厚仪的校准。
2 引用文献
本规范引用下列文献 :
JJF 1001—1998 通用计量术语及定义
JJF 1059—1999 测量不确定度评定与表示
GB/T 12064.1—1999 无损检测术语超声检测
GB/T 11344—1989 接触式超声波脉冲回波法测厚
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 概述
超声测厚仪主要用于测量船体、油气管道、高压容器、锅炉等的壁厚以及大面积板材厚度。被测材质可以是以钢为代表的金属类材料 , 也可以是塑料、尼龙等非金属材料。其原理是仪器通过探头发射超声波 , 在到达试件底面后反射回来被测头接收。通过计数器精确测量超声波在材料中传播的时间 , 并按下式进行计算 , 由显示器显示出被测
1—仪器机壳 ; 2—耦合指示 ; 3—厚度微调钮 ;
4—护盖 ; 5—启动按钮 ; 6—照明按钮 ;
7—探头插头 ; 8—显示器 ; 9—探头
1—仪器机壳 ; 2—操作按键 ; 3—耦合指示 ;
4—显示器 ; 5—探头插头 ; 6—公英制转换键 ;
7—校准厚度块 ; 8—测头
图 1 仪器外形图
厚度值。
式中 : H— 试件厚度 ;
v— 声速 ;
t— 超声波在试件中往返一次的传播时间。
仪器分辨力分为 0.1mm 和 0.01mm 的超声波测厚仪 , 测量范围一般在 0.5mm~ 200mm, 声速范围可在 1000m/s~9999m/s之内变化不等 (各种材料的常用声速表见附录E)。 常见仪器外形结构如图 1所示。
4 计量特性
4.1 重复性
仪器分辨力规格及对应的重复性要求见表 1。
4.2 示值误差
仪器分辨力规格及对应的最大允许示值误差见表 1。
表 1 mm
4.3 曲面壁厚测量的示值误差
仪器分辨力规格及对应的最大允许示值误差见表 2。
表 2 mm
4.4 厚度校准的微调范围
仪器应满足有 ±1mm 的微调范围 (无微调功能的仪器不作此项校准)。
4.5 变换声速的厚度示值误差
示值误差应不超出±0.50mm。
4.6 示值稳定性
仪器分辨力规格及对应的示值稳定性要 求见 表 3 ( 自动 关机 型仪 器可 不作 此项 校
准)。
表 3
注 : 校准工作无合格与否的结论 , 上述计量特性要求仅供参考。
5 校准条件
5.1 校准室内温度应为 20℃±5℃。相对湿度应小于 65%RH。
5.2 校准仪器所用标准厚度块和标准圆管应符合附录 B和附录 C 的技术要求。
5.3 超声波测厚仪随机的校准厚度块应符合附录 B 的技术要求。
6 校准项目和校准方法
校准前需确认无影响校准计量特性的外观和机电功能方面的缺陷。
6.1 重复性
仪器开机后 , 操作声速调整键或声速拨码盘将声速调整到 5900m/s, 再回到仪器测厚状态下 , 将耦合剂涂敷在 5.5mm 标准厚度块的中心位置上。用探头对该厚度块连续测量 5次 , 取最大值与最小值之差作为该仪器的重复性。也可直接用仪器的随机校准厚度块进行本项校准。
6.2 示值误差
按仪器所规定的程序进行校准。在仪器的测量范围逐一测量附录 B 中的标准厚度块 , 每块连续测量 3次 , 取平均值作为仪器在该厚度块的示值。 当同一台超声波测厚仪有 0.1mm 和 0.01mm 两挡分辨力时 , 应分别进行两挡示值误差的校准。示值误差 δH 按下式计算 :
δH = H-H
式中 : H— 仪器平均示值 ;
H— 标准厚度块的标称值。
6.3 曲面壁厚测量的示值误差
按仪器所规定的程序进行校准 (如不更换测头则不重校) , 根据表 2 的规定 , 测量与其分辨力相对应的标准圆管的壁厚 (技术要求见附录 C)。测量时将探头的隔声层 1与被测标准圆管 2 的素线平行或垂直 (如图 2 所示) , 轻微摆动探头并观察示值 , 取最小的稳定的示值为测量值 , 测量值与标准圆管壁厚标称值的差值即为示值误差。
6.4 厚度校准的微调范围
仪器校准 后 , 保持 探头 与厚 度块 的耦 合状 态不 变 , 连续 调整 仪器 校准 的 “△ ”、 “▽ ” 键 (或旋转校准厚度用的微调旋钮) , 仪器示值变化范围应不小于 ±1mm。
6.5 变换声速的厚度示值误差
图 2 曲面测量示意图
将仪器的声速分别设置在 3900m/s和 7900m/s, 测量 10mm 标准厚度块 , 每个声速下
测(3,s)得, 对02均(70) ,H按02下, 0差1=: 6.61mm
δH1 = H01 -H01
δH2— 声速为 7900m/s时的厚度示值误差。
6.6 示值稳定性
用探头测量任一标准厚度块或仪器随机校准厚度块 , 记下第一次示值 , 其后每隔15min重复测量一次 , 连续观察 1h, 取示值之间的最大差值为示值稳定性。
7 校准结果表达
仪器经校准后 , 填发校准证书。校准证书至少应包括附录 A所含的信息。
8 复校时间间隔
复校时间间隔建议为 1年。
附录 A
校准 证书 内容
1. 标题 : 校准证书 ;
2. 实验室名称和地址 ;
3. 进行校准的地点 ;
4. 证书或报告编号、页码及总页数 ;
5. 送检单位的名称和地址 ;
6. 被校准仪器名称 ;
7. 被校准仪器的制造厂、型号规格及编号 ;
8. 校准所使用的计量标准名称及有效期 ;
9. 本规范的名称、编号和对本规范的任何偏离、增加或减少的说明 ;
10. 校准时环境温度情况 ;
11. 校准项目的校准结果 ;
12. 示值误差校准结果的测量不确定度 ;
13. 校准人签名、核验人签名、批准人签名 ;
14. 校准证书签发日期 ;
15. 复效时间间隔的建议 ;
16. 未经校准实验室书面批准 , 不得部分复制校准证书。
附录 B
标准厚度块的技术要求
B.1 标称值及允许偏差列于表 B.1。
表 B.1 标准厚度块的技术要求 mm
B.2 几何形状及尺寸要求见图 B.1 (单位为 mm)。
B.3 材料 : 45# 钢
注 : 表中 H 值为推荐值。
图 B.1
附录 C
标准圆管的技术要求
C.1 标称值及允许偏差列于表 C.1。
表 C.1 标准圆管的技术要求 mm
C.2 几何形状及尺寸要求见图 C.1 (单位为 mm)。
C.3 材料 : 45* 钢
图 C.1
附录 D
超声波测厚仪示值误差校准结果的不确定度分析
D.1 测量方法
首先将仪器校准 , 然后用标准厚度块对仪器进行校准。仪器平均测量值 H 与标准厚度块的标称值 H 之差即为示值误差δH。
D.2 数学模型
式中示: 误差波:测厚仪示值误差 ;δH = H-H
H— 仪器的平均测量值 ;
H— 标准厚度块的标准厚度值。
D.3 方差和灵敏系数
依 uu2 得
u=u2 (δH) =C(H)u(H)+C(H)u(H)
式中 : c
则 u=u(H)+u(H)
D.5 计算标准不确定度分量
D.5.1 标准厚度块尺寸偏差带来的不确定度分量 u1
校准使用标准厚度块的标称值 , 其尺寸偏差虽为综合误差 , 但在此时忽略不计 , 应
视为偶然误差 , 且应按正态分布 3σ范围处理 , 故
10mm 时 : umm=3μm
200mm 时 : umm= 17μm估计相对不确定度约为 10% , 则自由度
D.5.2 标准厚度块检定误差的不确定度分量 u2检定标准厚度块的仪器示值允许误差
按正态分布 3σ处理 , 则
自由度按相对不确定度 10%计 , 则
D.5.3 校准的测量重复性带来的不确定度分量 u3
用标准厚度块将仪器示值校准 , 然后用测头连续测量该厚度块 10次 , 计算出标准偏差 sn- 1 =0.025 (n= 10)。
自由度 ν3 =n-1=9
10mm 时 : uc mm= 14μm
200mm 时 : uc mm=22μm
D.7 有效自由度 νeff
. 时时::
10mm 时 :
取置信水平 95% , 自由度为 9,查表得 k=2.26
= 2.26× 14= 32 (μm)
取置信水平 95% , 自由度为 39, 查表得 k= 2.02
附录 E
各种材料的声速及声速比
表 3 各种材料的声速及声速比
