JJF1969—20221沖擊彈性波檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于應(yīng)用沖擊彈性波檢測技術(shù)的錨桿(索)質(zhì)量檢測儀、立柱埋深檢測儀、灌漿密實(shí)度質(zhì)量檢測儀和預(yù)應(yīng)力檢測儀等儀器(以下統(tǒng)稱“沖擊彈性波檢測儀”)的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG990—2004聲波檢測儀JJF1001—2011通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1034—2020聲學(xué)計(jì)量術(shù)語及定義JJF1059.1—2012測量不確定度評(píng)定與表示GB/T3947—1996聲學(xué)名詞術(shù)語GB/T12604.1—2020無損檢測術(shù)語超聲檢測GB/T24967—2010鋼質(zhì)護(hù)欄立柱埋深沖擊彈性波檢測儀凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計(jì)量單位本規(guī)范采用GB/T3102.7中規(guī)定的量和單位。JJF1001—2011、JJF1034—2020和GB/T3947—1996界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1沖擊彈性波impactelasticwave通過機(jī)械沖擊在對(duì)象材料中產(chǎn)生的彈性波。[來源:GB/T24967—2010,3.2]3.2聲時(shí)timeoftransmittedsound聲波在介質(zhì)中傳播的時(shí)間。[來源:JJG990—2004,3.7]4概述沖擊彈性波檢測儀利用沖擊彈性波的發(fā)生、傳播與反射,實(shí)現(xiàn)材料以及結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、幾何特性和結(jié)構(gòu)物內(nèi)部缺陷的檢測。此類儀器通常由激勵(lì)單元、傳感器單元、采集單元、分析軟件等組成。25計(jì)量特性5.1聲時(shí)聲時(shí)測量相對(duì)誤差一般不超過±0.5%(電信號(hào));聲時(shí)測量相對(duì)誤差一般不超過±1.0%(聲信號(hào))。5.2主機(jī)頻率響應(yīng)在儀器標(biāo)稱的頻率范圍內(nèi)主機(jī)頻率響應(yīng)不均勻度一般不大于6.0dB。5.3級(jí)線性設(shè)定幅值1A、0.25A、0.20A、0.10A四個(gè)擋位,級(jí)線性測量誤差一般不大于1%。5.4長度測量重復(fù)性測量數(shù)據(jù)的重復(fù)性一般不大于0.02m。5.5主機(jī)通道隔離度對(duì)于多通道沖擊彈性波檢測儀一般不小于40dB。注:以上技術(shù)要求不用于合格判定,僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件沖擊彈性波檢測儀應(yīng)在以下環(huán)境條件下進(jìn)行校準(zhǔn):—溫度:18℃~28℃;—相對(duì)濕度:30%~85%;—實(shí)驗(yàn)室及其周圍環(huán)境應(yīng)無影響測試準(zhǔn)確度的振動(dòng)和沖擊源。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備a)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍應(yīng)覆蓋100Hz~50kHz。以1kHz為參考,100Hz~50kHz范圍內(nèi)的幅頻特性優(yōu)于±0.10dB。總失真不大于0.1%。可輸出猝發(fā)音信號(hào)。b)精密衰減器精密衰減器的頻率范圍應(yīng)覆蓋100Hz~50kHz。衰減1dB誤差優(yōu)于±0.05dB。c)數(shù)字示波器帶寬不低于100MHz,具備時(shí)間延遲測量、幅值測量功能。掃描時(shí)間因數(shù)誤差不超過1×10-6。時(shí)間測量誤差不超過0.2%。d)數(shù)字電壓表在100Hz~50kHz的頻率范圍內(nèi),數(shù)字電壓表測量交流電壓的最大允許誤差優(yōu)于±0.2%。e)試件各向同性、材質(zhì)均一的實(shí)心圓柱體,端面直徑不小于10cm,長度與直徑之比大于5。3f)激振器總諧波失真優(yōu)于10%。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目沖擊彈性波檢測儀的校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。項(xiàng)目名稱技術(shù)要求的條款號(hào)校準(zhǔn)方法的條款號(hào)聲時(shí)2345主機(jī)通道隔離度7.2校準(zhǔn)前檢查校準(zhǔn)前應(yīng)對(duì)沖擊彈性波檢測儀進(jìn)行以下檢查，并完整記錄，必要時(shí)在校準(zhǔn)報(bào)告中描述：a)是否存在影響儀器正常工作及讀數(shù)的機(jī)械性損傷或變形；b)是否存在旋鈕失靈和接觸不良等現(xiàn)象。7.3聲時(shí)聲時(shí)測量裝置方框圖如圖1所示。傳感器信號(hào)發(fā)生器同時(shí)連接數(shù)字示波器與激振器，通過傳感器將信號(hào)采集至沖擊彈性波檢測儀主機(jī)(采用電信號(hào)校準(zhǔn)時(shí)，除去虛線中設(shè)備，將信號(hào)發(fā)生器與沖擊彈性波檢測儀主機(jī)直連)。信號(hào)發(fā)生器發(fā)出中心頻率為10kHz(或系統(tǒng)中心頻率)的3～5個(gè)周期的猝10.0ms),設(shè)置沖擊彈性波檢測儀相應(yīng)參數(shù)，讀取沖擊彈性波檢測儀時(shí)域上猝發(fā)音信號(hào)周期和數(shù)字示波器采集到的猝發(fā)音信號(hào)周期，按照公式(1)計(jì)算各個(gè)測量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聲時(shí)相對(duì)誤差。4δ——聲時(shí)測量相對(duì)誤差，%;t?——數(shù)字示波器測量的猝發(fā)音信號(hào)周期，ms;t——沖擊彈性波檢測儀測量的猝發(fā)音信號(hào)周期，ms。7.4主機(jī)頻率響應(yīng)主機(jī)頻率響應(yīng)測量裝置方框圖如圖2所示。將沖擊彈性波檢測儀主機(jī)和數(shù)字電壓表分別與信號(hào)發(fā)生器連接，選擇沖擊彈性波檢測儀的標(biāo)定通道，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器使其給出幅值恒定的電信號(hào)，在工作頻率范圍內(nèi)(按1/3倍頻程推薦頻率),讀取沖擊彈性波檢測儀主機(jī)所示的電壓值。同時(shí)數(shù)字電壓表監(jiān)測相應(yīng)頻率點(diǎn)的輸出電壓，使信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓等幅。代入式(2)中計(jì)算，得到最大頻響衰減量為本次測量結(jié)果。L——沖擊彈性波檢測儀主機(jī)頻率響應(yīng)，dB;Umx——沖擊彈性波檢測儀測量最大電壓，V;Umin——沖擊彈性波檢測儀測量最小電壓，V。7.5級(jí)線性級(jí)線性測量裝置方框圖如圖3所示。如圖3所示，連接沖擊彈性波檢測儀主機(jī)、精密衰減器、信號(hào)發(fā)生器，設(shè)置沖擊彈性波檢測儀的濾波模式為全通，信號(hào)發(fā)生器信號(hào)頻率設(shè)置為2kHz(或系統(tǒng)中心頻率)的猝發(fā)音信號(hào)，調(diào)節(jié)輸出信號(hào)幅度，使沖擊彈性波檢測儀測得首波信號(hào)峰峰值為其最大可測電壓信號(hào)的80%。信號(hào)波形見圖4。5信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)幅度第1列猝發(fā)音峰峰值記為A,第2列至第4列峰峰值分別為0.25A,0.20A,0.10A的比例關(guān)系，逐個(gè)讀取沖擊彈性波檢測儀采集的信號(hào)電e;——第i列信號(hào)的級(jí)線性誤差，i為2,3,4;a;——第i列信號(hào)的幅值系數(shù)，a;為0.25,0.20,0.10;行長度測量并記錄測量結(jié)果，重復(fù)測量6次，分別得到樣本長度的測量結(jié)果L?、L?、6L;——試件長度單次測量值，m;工——試件長度測量平均值，m;n——試件長度測量次數(shù)。7.7主機(jī)通道隔離度主機(jī)通道隔離度測量裝置方框圖如圖6所示。沖擊彈性波檢測儀的量程控制器置于測量上限。通道1信號(hào)源輸入，通道2短路輸入。調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的頻率為10kHz,調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)，使得沖擊彈性波檢測儀通道1接收的信號(hào)為滿屏的80%。測量信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓記為U?,記錄沖擊彈性波檢測儀通道2示值U?。通道1和通道2交換輸入，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)至沖擊彈性波檢測儀通道2的示值為U?,測量信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓記為U?。通道隔離度計(jì)算如下式：U?——通道1輸入信號(hào)的電壓值，V;U?——通道1輸入U(xiǎn)?信號(hào)下由通道間的串?dāng)_在通道2的等效輸入信號(hào)的電壓8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8.1校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理所有的數(shù)值應(yīng)先計(jì)算，后修約。出具的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)均保留一位小數(shù)。8.2校準(zhǔn)證書應(yīng)為校準(zhǔn)的沖擊彈性波檢測儀出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)包括的信息及推薦的校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁格式見附錄A。8.3校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度沖擊彈性波檢測儀校準(zhǔn)的測量不確定度應(yīng)按JJF1059.1—2012的要求評(píng)定，不確定度評(píng)定的示例見附錄B。JJF1969—202279復(fù)校時(shí)間間隔建議沖擊彈性波檢測儀復(fù)校時(shí)間間隔為1年。然而,復(fù)校時(shí)間間隔的長短取決于儀器的使用情況(使用部位的重要性、環(huán)境條件、使用頻率)、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素,因此送校單位可根據(jù)實(shí)際情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。JJF1969—20228附錄A校準(zhǔn)證書的內(nèi)容和格式A.1沖擊彈性波檢測儀的校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包括以下信息:a)標(biāo)題,如“校準(zhǔn)證書”;b)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),頁碼及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)(如型號(hào)、性能等級(jí)、類型標(biāo)識(shí)及出廠編號(hào)等);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期;h)本規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及編號(hào);i)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性的說明;j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;k)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;l)校準(zhǔn)人、核驗(yàn)人、批準(zhǔn)人簽名;m)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;n)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。A.2推薦的沖擊彈性波檢測儀校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁格式見圖A.1。JJF1969—20229證書編號(hào)××××××—××××校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)授權(quán)說明校準(zhǔn)的技術(shù)依據(jù)JJF1969—2022《沖擊彈性波檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范》校準(zhǔn)環(huán)境條件及地點(diǎn)空氣溫度℃相對(duì)濕度%靜壓kPa地點(diǎn)校準(zhǔn)使用的計(jì)量(基)標(biāo)準(zhǔn)裝置名稱測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)/最大允許誤差計(jì)量(基)標(biāo)準(zhǔn)證書編號(hào)有效期至校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)器名稱測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)/最大允許誤差檢定/校準(zhǔn)證書編號(hào)有效期至第×頁共×頁圖A.1校準(zhǔn)證書內(nèi)頁的格式10證書編號(hào)××××××—××××1聲時(shí):測量結(jié)果的不確定度:(k=2)。2主機(jī)頻率響應(yīng):測量結(jié)果的不確定度:(k=2)。3級(jí)線性:測量結(jié)果的不確定度:(k=2)。4長度測量重復(fù)性:測量結(jié)果的不確定度:(k=2)。5主機(jī)通道隔離度:測量結(jié)果的不確定度:(k=2)。以下空白。第×頁共×頁圖A.1校準(zhǔn)證書內(nèi)頁的格式(續(xù))JJF1969—202211附錄B測量不確定度評(píng)定示例B.1概述在本規(guī)范中,聲時(shí)測量是沖擊彈性波檢測儀最為重要的計(jì)量特性,所以本附錄選用聲時(shí)作為測量不確定度評(píng)定的示例。B.2測量模型本規(guī)范規(guī)定計(jì)算出各個(gè)測量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聲時(shí)測量相對(duì)誤差,以相對(duì)誤差絕對(duì)值的最大值作為本次測量結(jié)果。其計(jì)算方法見公式(B.1):δ=式中:δ—聲時(shí)測量相對(duì)誤差,%; t-t t0(B.1)t0—數(shù)字示波器測量的猝發(fā)音信號(hào)周期,ms;t—沖擊彈性波檢測儀測量的猝發(fā)音信號(hào)周期,ms。B.3測量不確定度評(píng)定B.3.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量校準(zhǔn)沖擊彈性波檢測儀的聲時(shí)參量時(shí),測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度用A類方法評(píng)定,在相同測量條件下用某沖擊彈性波檢測儀對(duì)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的猝發(fā)音信號(hào)周期重復(fù)測量6次,不同測點(diǎn)的6次的測得值見表B.1。表B.1測量結(jié)果參考值/ms0.20.51510第1次測量數(shù)據(jù)/ms0.20050.50090.99924.98769.9924第2次測量數(shù)據(jù)/ms0.20070.49841.0014.987610.0101第3次測量數(shù)據(jù)/ms0.19950.49851.00114.996510.0104第4次測量數(shù)據(jù)/ms0.20050.49841.00114.98769.9924第5次測量數(shù)據(jù)/ms0.19980.49840.99914.99659.9922第6次測量數(shù)據(jù)/ms0.20040.49840.99914.99659.9923聲時(shí)測量相對(duì)誤差均值/%0.2333330.2933330.0966670.1590.085333而6次測得值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法見公式(B.2): t2i-tavt2i-tav(B.2)12式中:s(t)—重復(fù)測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差,ms;ti—第i次測量值,ms;tav—6次重復(fù)測量的算術(shù)平均值,ms。將重復(fù)測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s(t)作為測量不確定度的A類評(píng)定結(jié)果,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表B.2。表B.2測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量點(diǎn)序號(hào)12345u1/%0.081650.0560950.0121110.0974950.013352B.3.2信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量測定聲時(shí)測量相對(duì)誤差時(shí),B類方法評(píng)定的不確定度來源為:信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字示波器和沖擊彈性波檢測儀等。其中信號(hào)發(fā)生器的時(shí)間穩(wěn)定性優(yōu)于1×10-10,按均勻分布B.3.3數(shù)字示波器的示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量估計(jì),取包含因子k=,則u2=0.6×1