超声声时标准棒校准规范.docx

JJF中华人民共和国国家计量技术规范JJFXXXX-202X超声声时标准棒校准规范Ca1ibrationSpecificationforU1trasonicTimeofTransmittedSoundinReferenceBar（征求意见稿）202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施国家市场监督管理总局发布超声声时标准棒校准规范JJFXXXX-20XXCa1ibrationSpecificationforU1trasonicTimeofTransmittedSoundinReferenceBar归口单位：全国声学计量技术委员会主要起草单位：广东省计量科学研究院广东工业大学广州计量检测技术研究院参加起草单位：湖北省计量测试技术研究院中国计量科学研究院河南省计量科学研究院本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释本规范主要起草人：陈华（广东省计量科学研究院）陈沈理（广东工业大学）周长华（广州计量检测技术研究院）参加起草人：姚秋平（湖北省计量测试技术研究院）邢广振（中国计量科学研究院）李敏毅（广东省计量科学研究院）朱卫民（河南省计量科学研究院）目录引言II1范围12引用文件13术语与定义13.1声时14概述15计量特性25.1 声时误差25.2 长度误差26校准条件26.1 环境条件26.2 测量标准及其他设备27校准项目和校准方法37.1 校准项目37.2 校准方法38校准结果表达58.1 校准数据处理58.2 校准证书58.3 校准结果的测量不确定度69复校时间间隔6附录A推荐的超声声时标准棒校准证书的内页格式7附录B超声声时标准棒校准结果不确定度评定示例9引言JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则、JJF1001-2011通用计量术语及定义、JJF1059.1-2012测量不确定度评定及表示共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次制定。超声声时标准棒校准规范1范围本规范适用于新制造和使用中超声声时标准棒的校准，其他类似超声声速棒的校准也可参照本校准方法执行校准。2引用文件本规范引用下列文件：JJF1001通用计量术语及定义JJF1034声学计量术语及定义GB3102.7-1993声学的量和单位GB/T12604.1-2005无损检测术语超声检测GB/T23900-2009无损检测材料超声速度测量方法凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3术语与定义本规规范采用GB3102.7-1993中规定的量和单位。JJF1001和JJF1034中界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1声时U1trasonicTimeofTransmittedSound声波在介质中传播的时间。4概述超声声时标准棒是一种超声声时传递标准，由各向同性的材质，如有机玻璃、金属等材质制作而成的圆柱体。超声波在超声声时标准棒中传播的时间即为超声声时。超声声时标准棒主要用于声波检测仪测量前的声时校准和调零，声波检测仪用于混凝土强度和裂缝深度、混凝土均匀性、损伤层厚度、混凝土厚度、桩身完整性等检测。5计量特性5. 1声时声时最大允许误差一般不超过±0.5s05.2长度超声声时棒长度最大允许误差一般不超过±0.7mmo注：本规范中的计量特性不做合格判定，仅供参考。6校准条件1.1 环境条件环境温度：2026相对湿度：30%90%1.2 测量标准及其他设备6. 2.1脉冲发生/接收器频率范围不小于0.5kHzIoMHz,上升时间不大于10ns,负向脉冲电压不小于IooV。7. 2.2数字示波器带宽不小于IooMHz,延迟时基误差不超过0.0005%,电压幅度测量误差不超过±2.0%。8. 2.3超声换能器中心频率：大于40kHz,不超过标称值的±10%。9. 2.4卡尺测量范围不小于150mm,分辨力优于0.05mm,示值最大允许误差优于±0.10mmo7校准项目和校准方法7.1校准项目超声声时标准棒的校准项目见表1。表1超声声时标准棒校准项目一览表序号项目名称技术要求的条号校准方法的条号1声时5.17.2.12长度5.27.2.27.2校准方法校准前，检查超声声时标准棒的外观表面不应有破损、剥落，两端面无明显毛刺，腐蚀。7.2.1声时。连接超声脉冲发生/接收器、示波器、超声换能器，如图1所示。7. 2.1.1调节超声脉冲发生/接收器的带宽设置，选择适合超声换能器频率的带宽；重复频率置合适档位，脉冲发射电压大于IOOV,模式置于“一发一收”档。7. 2.1.2选择洁净的轻质油作为耦合剂，发射和接收换能器耦合并保持在同一水平。对换能器施以一定的预紧力，调节示波器设置，使得接收信号峰-峰值为示波器满屏显示的2/3。OUTT超声脉冲发生/接收器R示波器超声换能器图1声时校准（发射和接收换能器直接耦合）连接示意图7. 2.1.3移动示波器垂直光标a找到超声换能器发射端始波，定位于始波前沿位置处；移动示波器垂直光标找到超声换能器接收端始波，定位于接收端始波前沿位置处，读取垂直光标，和之间的差值，连续测量三次，取平均值/°。8. 2.1.4固定超声声时标准棒，在两端面均匀涂抹耦合剂，超声换能器夹持超声声时标准棒两端面，保持在水平并施以一定的预紧力。调节示波器设置，使得接收信号峰-峰值为示波器满屏显示的2/3o9. 2.1.5移动示波器垂直光标找到超声换能器发射端始波，定位于始波前沿位置处，移动示波器垂直光标找到超声换能器接收端始波，定位于接收端始波前沿位置处，读取垂直光标和之间的差值，连续测量三次，取平均值tOt=（J）式中：t超声声时标准棒声时测量值，s;ti发射和接收换能器直接耦合时三次测量平均值，s;t.发射和接收换能器夹持超声声时标准棒时三次测量平均值，so7.2.1.7根据超声声时棒制造厂提供的声时标称值按公式（2）计算声时误差。/t=1t（2）式中：tr制造厂提供的声时标称值，s;t超声声时标准棒声时测量值，so注：如果制造厂未能提供标称值，只给出测量值。10. 2.2长度7.2.2.1使用卡尺直接测量，以声时棒两端切面圆点为中心，每间隔120。测量一次超声声时标准棒长度值，共测三次，取平均值7.2.2.2根据超声声时标准棒制造厂提供的长度标称值。，按公式（3）计算长度误差，"I=1T（3）式中：A1长度误差，mm；Zr制造厂提供的长度标称值，mm；I超声声时标准棒长度测量值，mmo注：如果制造厂未能提供标称值，只给出测量值。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。声时指标修约到0.01s,长度指标修约到0.01mmo8.2校准证书经校准的超声声时标准棒出具校准证书，校准结果应给出测量结果的不确定度，校准证书的内容及内页格式见附录A。校准证书应至少包括以下信息：a）标题：“校准证书'b）实验室名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识；g）校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h）如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k）校准环境的描述；1）校准结果及其测量不确定度的说明；m）对校准规范的偏离的说明；n）校准证书签发人的签名效标识；o）校准结果仅对被校对象有效的说明；P）未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。需要符合性评定时，给出符合性评定结果。8.3校准结果的测量不确定度超声声时标准棒的测量不确定度按JJF1O59.1的要求评定，不确定度评定的实例见附录B。9复校时间间隔超声声时标准棒的复校时间间隔建议为一年。复校时间间隔的长短取决于其使用情况，如环境条件、使用频率及测量对象等，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推荐的超声声时标准棒校准证书的内页格式推荐的超声声时标准棒校准证书的内页格式见表A.1o证书编号XXXXXXX-XXXX校准机构授权说明校准的技术依据JJF××××-20××超声声时标准棒校准规范校准环境条件及地点地点温度相对湿度%其他校准使用的计量（基）标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量（基）标准证书编号有效期至校准使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量（基）标准证书编号有效期至表A.1校准证书的内页格式证书编号XXXXXX-XXXX校准结果一、声时误差发射和接收换能器直接耦合三次测量平均值4：s,发射和接收换能器夹持超声声时标准棒时三次测量平均值/。：超声声时标准棒声时测量值入s,制造厂提供的声时标称值4：s,声时误差/so二、长度误差超声声时标准棒长度测量值/：mm；制造厂提供的长度标称值mm；长度误差/：mmo以下空白-附录B超声声时标准棒校准结果不确定度评定示例1.超声声时标准棒声时误差测量不确定度主要考虑温度、示波器、超声换能器、测量重复性引入的不确定度。2标准不确定度的评定2.1 温度对声速的影响引入的不确定度分量实验室温度变化范围为2026,根据多次试验的结果，温度对声时测量结果影响可忽略。2.2 示波器引入的测量不确定度分量查阅示波器的校准证书，其延时时基误差MPE为±0.0005%(时基1sdiv),属于均匀分布，故引入的测量不确定度分量为：w2=2×10-5sV3=1.2×10-5s2.3 超声换能器引入的测量不确定度分量查阅超声换能器的校准证书，其脉冲宽度误差MPE为±10%(40kHz),查阅资料，得出超声在有机玻璃中的声速为2670ms,设均为分布，故引入的测量不确定度分量为：u3=0.4×10-4s2.4 测量重复性引入的测量不确定度分量对标称为36.00s的超声声时标准棒重复性测量次数为3次，测量数据见表Io表1测量重复性次数测量值s声时误差s136.06-0.06236.16-0.16336.26-0.26平均值36.16标准偏差S1=0.13s设为均匀分布，因此，测量重复性所引入的不确定度分量取为:=-=0.08s2.5 修约误差计算中修约误差取0.01s,按均匀分布考虑，则"4=0.0058s03合成标准不确定度表2不确定度来源汇总表序号不确定度分量符号标准不确定度s1温度对声速的影响U1可以忽略2示波器U21.2×1